Upotreba micro:bit uređaja u dizajnu demonstracijskih pokusa

Upotreba micro:bit uređaja u dizajnudemonstracijskih pokusa

Sekulić, Nastassia

Master's thesis / Diplomski rad

2018

Degree Grantor / Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: University of Zagreb, Faculty of Science / Sveučilište u Zagrebu, Prirodoslovno-matematički fakultet

Permanent link / Trajna poveznica: https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:217:412361

Rights / Prava: In copyright

Download date / Datum preuzimanja: 2022-02-23

Repository / Repozitorij:

Repository of Faculty of Science - University of Zagreb

https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:217:412361

http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

https://repozitorij.pmf.unizg.hr

https://repozitorij.pmf.unizg.hr

https://zir.nsk.hr/islandora/object/pmf:5093

https://repozitorij.unizg.hr/islandora/object/pmf:5093

https://dabar.srce.hr/islandora/object/pmf:5093

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

PRIRODOSLOVNO-MATEMATIČKI FAKULTET

FIZIČKI ODSJEK

Nastassia Sekulić

UPOTREBA MICRO:BIT UREĐAJA U

DIZAJNU

DEMONSTRACIJSKIH POKUSA

Diplomski rad

Zagreb, 2018.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

PRIRODOSLOVNO-MATEMATIČKI FAKULTET

FIZIČKI ODSJEK

INTEGRIRANI PREDDIPLOMSKI I DIPLOMSKI SVEUČILIŠNI STUDIJ

FIZIKA I INFORMATIKA; SMJER: NASTAVNIČKI

Nastassia Sekulić

Diplomski rad

Upotreba micro:bit uređaja u dizajnu

demonstracijskih pokusa

Voditelj diplomskog rada: doc. dr. sc. Dalibor Paar

Ocjena diplomskog rada:

______________________

Povjerenstvo: 1. ______________________

2. ______________________

3. ______________________

Datum polaganja: ______________________

Zagreb, 2018.

Zahvaljujem se svom mentoru doc. dr. sc. Daliboru Paaru na pomoći i savjetima tijekom

pisanja rada.

Od srca se zahvaljujem svojoj obitelji na podršci, usmjeravanju i potpori tijekom svih ovih

godina.

Također se zahvaljujem svom bratu Sandrinu na pomoći oko izrade pokusa.

Sažetak

Tijekom istraživački usmjerene nastave fizike javljaju se mnoge poteškoće zbog kojih velik

broj nastavnika ne ostvari osnovni dio sata fizike, a to je pokus, koji kod učenika potiče

kreativnost, razvija kritičko razmišljanje i zaključivanje. Problemi vrlo često nastaju zbog

nedostatka laboratorijske opreme te zbog nedostatka novca za opremanje kabineta. Zbog

navedenog mnogi nastavnici preskaču konkretna mjerenja na osnovu kojih učenici mogu

praktično potvrditi zakone fizike, ali kako je težnja suvremene nastave znanje iza kojeg

slijedi razumijevanje, pokuse nikako nije poželjno preskakati. Danas, u doba izrazito

povoljne potrošačke elektronike, možemo iskoristiti uređaje iz okoline kako bi na

jednostavan i jeftin način analizirali i pojasnili fizičke pojave. Pojava novih generacija

mikrokontrolera, kao što je micro:bit uređaj, omogućava njihovu širu primjenu u

obrazovanju, osobito kao alat koji možemo iskoristiti za demonstraciju pokusa u nastavi

fizike. Također, takvu nastavu nužno je potkrijepiti samostalnim učeničkim projektima koji

su oblik samostalnoga istraživačkog rada, u kojem učenici razvijaju različite sposobnosti.

Ovim diplomskim radom istaknut će se mogućnosti primjene mikrokontrolera, točnije

micro:bit uređaja, u okviru projektne nastave gdje učenik konstruira odabrani

demonstracijski pokus iz fizike. Rezultat ovog diplomskom rada detaljna je uputa

nastavnicima kako implementirati ovakav pristup izvođenju nastave fizike.

Ključne riječi: istraživački usmjerena nastava fizike, suvremena nastava, projektna

nastava, demonstracijski pokusi u fizici, mikrokontroleri, micro:bit uređaj

Using micro:bit device in the design of

demonstration experiments

Abstract

During inquiry-based physics teaching there are many difficulties for which a large number

of teachers do not achieve the core part of the physics class, which is the experiment that

encourages creativity in students, develops critical thinking and conclusion. Problems are

very common due to the lack of laboratory equipment and the lack of money to equip the

cabinet. Because of this, many teachers skip practical measurements where students, based

on them, can practically validate the laws of physics, but as the aspiration of contemporary

teaching is knowledge which is followed by understanding, the experiments are certainly not

desirable to skip. Today, at a time of extremely favorable consumer electronics, we can make

use of devices from the environment to analyze and clarify physical phenomena in a simple

and inexpensive way. The emergence of new generations of microcontrollers, such as the

micro:bit device, enables their wider application in education, particularly as a component

that we can use to demonstrate experiments in physics teaching. Also, such teaching is

necessary to support with independent student projects that are a form of independent

research work, in which students develop different abilities. This graduate thesis will

highlight the possibilities of using a microcontroller, namely micro:bit device, within the

project-based learning where the student constructs a selected demonstration experiment

from physics. The result of this graduate thesis is a detailed instruction for teachers to

implement such an approach to teaching physics.

Keywords: inquiry-based physics teaching, contemporary teaching, project-based

learning, demonstration experiments in physics, microcontrollers, micro:bit device

6

Sadržaj

1 Uvod ............................................................................................................................... 7

2 Općenito o micro:bit uređaju.......................................................................................... 9

2.1 Brojne značajke micro:bit uređaja .......................................................................... 9

2.2 Upotreba micro:bit uređaja ................................................................................... 12

3 Primjena micro:bit uređaja u osnovnoj školi................................................................ 23

3.1 Vrijeme reakcije .................................................................................................... 24

3.2 Pretvorba energije iz jednog oblika u drugi .......................................................... 27

3.3 Ponašanje čvrstih tijela, tekućina i plinova prilikom zagrijavanja ....................... 31

3.4 Mjerenje temperature ............................................................................................ 36

3.5 Provodi li čovjek električnu struju? ...................................................................... 39

3.6 Spajanje trošila u strujnom krugu ......................................................................... 41

3.7 Put, vrijeme, srednja brzina .................................................................................. 43

3.8 Zvuk ...................................................................................................................... 49

4 Primjena micro:bit uređaja u srednjoj školi ................................................................. 52

4.1 Prvi i drugi Newtonov zakon ................................................................................ 53

4.2 Kružno gibanje ...................................................................................................... 59

4.3 Punjenje i pražnjenje kondenzatora ...................................................................... 63

4.4 Fotoelektrični učinak ............................................................................................ 66

5 Zaključak ...................................................................................................................... 71

Literatura ............................................................................................................................. 72

7

1. Uvod

Živimo u vremenu u kojeg tehnologija ubrzano napreduje. Elektronička oprema

svakim danom pruža sve više mogućnosti te je dostupnija više nego ikada prije zbog svoje

povoljnosti. Bez obzira na navedeno, u mnogim je školama teško ostvariti osnovni dio sata

fizike, a to je pokus. U osnovnim školama pokusi se izvode češće dok su u srednjim školama

svedeni na minimum zbog velike količine nastavnog sadržaja. Mnogo je razloga zašto

učitelji i nastavnici sve rjeđe izvode pokuse. Jedan od najčešćih razloga jest nedostatak novca

za opremanje kabineta fizike. Ističu se i neki drugi razlozi poput manjka stručnog

usavršavanja nastavnika, manjka motivacije za unošenjem promjena u nastavu, socijalnog

statusa zaposlenika u školama, opremljenosti škola itd. Mnoge škole većinu svojih sredstava

ulažu u obnovu i održavanje pa od svega preostane mali dio koji se ulaže u opremu za

izvođenje pokusa [1].

Želimo motivirati učitelje i nastavnike da ne odustaju od izvođenja pokusa zbog

manjka opreme. Ipak, pokusi su izuzetno važni u nastavi fizike jer kod učenika potiču

kreativnost, razvijaju kritičko razmišljanje i zaključivanje. Pokus treba biti prvenstveno

zanimljiv, izazvati čuđenje, potaknuti učenike na znatiželju i istraživanje nepoznatog te

daljnje istraživanje fizikalnih zakona kroz različite projekte [2]. Jednostavnom izvedbom

različitih pokusa možemo pokazati učenicama da ga svatko može izvesti te da pokus ne mora

uvijek biti složen i zahtjevan za izvođenje. Cilj nam je da oprema, koju koristimo prilikom

izvođenja pokusa, bude dostupna svima, prvenstveno učiteljima, nastavnicima i učenicima,

bez obzira na opremljenost kabineta ili manjak ulaganja u opremu.

U ovom diplomskom radu pokazat ćemo kako iskoristiti uređaj iz okoline

(mikrokontroler) kako bi na jednostavan i jeftin način analizirali i pojasnili fizičke pojave.

Naš mikrokontroler bit će micro:bit uređaj koji je izrazito pristupačan, moderan te trenutno

primjenjiv u nastavi u okviru bilo kojeg nastavnog predmeta, a mi ćemo obratiti pozornost

na to kako na jednostavan način izvesti različite pokuse iz fizike pomoću micro:bit uređaja.

Želimo popularizirati interdisciplinarnost, osobito između nastavnih predmeta fizike i

informatike koji su izrazito povezani.

Suvremenim nastavnim metodama, poput upotrebe micro:bit uređaja, pokazujemo

jedan inovativan način kako pristupiti izvođenju pokusa. Svaki će pokus biti

demonstracijski, a učiteljima i nastavnicima nudimo da sami odaberu koji bi pokus izveli na

nastavi fizike. Velik broj pokusa moguće je zadati u sklopu projektne nastave gdje bi učenici

8

kroz individualan rad, rad u paru ili u grupama, sami pripremili pokuse kroz određeno

razdoblje. Takve projekte učenici mogu izvesti sami kod kuće ili surađivati izvan nastave,

ali i na dodatnoj nastavi fizike gdje bi se ponajviše poticalo suradničko učenje. Upravo kroz

zajednički eksperimentalni rad i rad na projektima, učenici razvijaju sposobnost timskog

rada i suradnje te međusobno poštovanje uz uzimanje u obzir različitih mišljenja i potreba

drugih. Preporučujemo prije bilo kakvih izvođenja pokusa proučiti drugo poglavlje gdje su

opisane osnovne karakteristike micro:bit uređaja: od čega se sastoji, kako ga koristiti, koje

su njegove brojne značajke, a koja su sigurnosna upozorenja, kako ga povezati s nekom

drugom opremom i pametnim mobitelom ili tabletom itd.

Micro:bit uređaj jednostavan je za korištenje te se može upotrijebiti u nastavi već u

višim razredima osnovne škole. U trećem poglavlju predstavit ćemo kako primijeniti

micro:bit uređaj u pokusima iz fizike koji su prikladni za osnovnu školu dok ćemo u četvrtom

poglavlju predstaviti kako primijeniti micro:bit uređaj u pokusima koji su prikladni za

srednju školu. Naravno, pokusi koji su prikladni za osnovnu školu bit će prikladni i za

srednju školu kao provjera usvojenosti ishoda učenja. Navedena poglavlja daju detaljan opis

učiteljima i nastavnicima kako pristupiti ovakvom izvođenju nastave, tj. kako demonstrirati

svaki pokus te s čime bi učenici trebali biti upoznati prije izvođenja svakog pokusa, kako bi

razumjeli svaki korak pokusa. Svako će potpoglavlje, u navedenim poglavljima, opisivati

pokus vezan uz određenu temu iz fizike gdje smo se trudili učiniti ih što zanimljivijima te

da budu što različitije. Ona će sadržavati opis teme koju želimo istražiti, popis potrebne

opreme, po potrebi dodatan opis spajanja opreme, plan kako izvesti pokus te detaljnu

izvedbu pokusa. Neka od potpoglavlja sadržavat će pitanja i zadatke vezane uz projekt.

9

2. Općenito o micro:bit uređaju

BBC micro:bit uređaj uzbudljiva je nova tehnologija koju su razvili BBC, Microsoft

i drugi partneri s ciljem masovne uključenosti u osnovnim školama, ne samo u STEM

području, nego i u dizajnu, umjetnosti i ostalim predmetima. Micro:bit uređaj osmišljen je

kako bi se upotrebljavao u učionici od prvog dana. Može se koristiti u osnovnim i srednjim

školama, na izvannastavnim aktivnostima ili na fakultetu. Nije pristupačan samo za

programiranje, nego je i izvrsno sredstvo da se na zabavan način postignu praktični rezultati

s motiviranim učenicima. Jednostavnost i svestranost ovog uređaja čine ga laganim i

zabavnim polazištem djece za ulazak u digitalni svijet, ali isto tako može biti moćan alat za

iskusne programere, dizajnere, umjetnike, znanstvenike i inženjere [4].

Iznimno jednostavan i pristupačan način korištenja i mogućnost bežičnog spajanja te

velik broj senzora, omogućuju korištenje na razne načine u školama, uključujući i standardne

predmete kurikuluma kao što su fizika, kemija, biologija, matematika, informatika itd. Kako

se ovdje radi o tehnologiji izrazito malih ulaznih barijera, ona već ima razvijen bogati

edukacijski sadržaj. Mi ćemo ovim diplomskim radom pridonijeti dopunjavanju tog

edukacijskog sadržaja, osobito iz predmeta fizika, gdje ćemo pokazati interdisciplinarnost

dvaju predmeta, fizike i informatike, kako bismo mogli ostvariti projekte koje ćemo u ovom

diplomskom radu detaljno opisati.

2.1. Brojne značajke micro:bit uređaja

Kako bismo znali kako upotrijebiti micro:bit uređaj, prvo trebamo upoznati sam

uređaj i pogledati koje su njegove značajke. Na Slici 2.1.1. možete vidjeti od kojih se fizičkih

značajki sastoji micro:bit uređaj, a one su:

25 LED dioda koje se mogu pojedinačno programirati,

dvije tipke koje se mogu programirati,

fizički spojevi izvoda (pinovi),

senzori za temperaturu i svjetlo,

senzori pokreta (mjerač ubrzanja i kompas),

bežična komunikacija preko radija i Bluetootha,

USB sučelje,

dok u Tablici 2.1.1. možete pročitati kratak opis svake od tih fizičkih značajki [5].

10

Slika 2.1.1. Fizičke značajke micro:bit uređaja.

Tablica 2.1.1. Opis fizičkih značajki micro:bit uređaja.

Naziv

značajke Opis Prikaz

LED diode

LED je kratica od Light Emitting Diode

(dioda koja emitira svjetlo). Micro:bit

uređaj ima 25 LED dioda koje se mogu

pojedinačno programirati i koje

omogućuju prikaz teksta, brojeva i slika.

Tipke

Na prednjoj strani micro:bit uređaja nalaze

se dvije tipke (označene A i B). Kada se

one pritisnu, mogu se detektirati, što nam

omogućuje da se pokrene određeni

programski kod na micro:bit uređaju.

Izvodi

(pinovi)

Ukupno je 25 vanjskih konektora na

rubnom priključku micro:bit uređaja, koje

nazivamo 'izvodi'.

11

Senzor za

svjetlo

Okretanjem LED dioda na zaslonu kako bi

postale ulaz (input), LED zaslon radi kao

običan senzor za svjetlo omogućujući nam

da detektiramo svjetlo u okolini.

Senzor za

temperaturu

Ovaj senzor omogućuje micro:bit uređaju

da detektira trenutačnu temperaturu u

okolini, u Celzijevim stupnjevima.

Mjerač

ubrzanja

Ova komponenta mjeri brzinu micro:bit

uređaja te osjeća kada se on pomiče.

Kompas

Kompas detektira Zemljino magnetsko

polje, što nam omogućuje da otkrijemo u

kojem je smjeru okrenut micro:bit uređaj.

Radio

Komponenta za radio omogućuje nam

bežično komuniciranje između micro:bit

uređaja.

Bluetooth

BLE (Bluetooth Low Energy) antena

omogućuje micro:bit uređaju da šalje i

prima Bluetooth signale. To omogućuje

uređaju da bežično komunicira s osobnim

računalima, mobitelima i tabletima.

USB sučelje

Ono nam omogućuje povezivanje

micro:bit uređaja s računalom preko mikro

USB kabela, koji će napuniti uređaj i

omogućiti nam da na njega prenesemo

programske kodove.

12

2.2. Upotreba micro:bit uređaja

Za početak, kako bismo na siguran način koristili micro:bit uređaj, potrebno je

pogledati upute o sigurnosti pri rukovanju i odabiru baterija prikazane na Slici 2.2.1.

Slika 2.2.1. Sigurnosna upozorenja i upozorenja za baterije.

13

Sada smo spremni započeti s upotrebom micro:bit uređaja. Za svaki projekt i njegovo

ostvarivanje, bit će nam potreban laptop ili osobno računalo s OS Windows 7 ili novijim,

Mac s OS X 10.6 ili novijim, pametni mobitel ili tablet, Micro USB kabel za spajanje

računala s BBC micro:bit uređajem (tip kabla koji se obično koristi za spajanje pametnog

mobitela na računalo ili punjač), držač baterije s dvije AAA baterije koji ćemo spojiti na

micro:bit uređaj kako bismo ga koristili neovisno o računalu te pristup internetu kako bismo

mogli pogledati programski kod u jednom od web preglednika te ga kasnije prenijeti na

micro:bit uređaj. U nekim ćemo projektima koristiti pametni mobitel ili tablet na koji će se

instalirati aplikacije Micro:bit i Bitty Data Logger gdje će se zahtijevati Android OS 4.4+ ili

iOS 8.0+, Bluetooth 4.0+ LE i Internet dok ćemo u drugima koristiti Inventor's Kit za BBC

micro:bit uređaj. Te dodatne alati možete pogledati na Slici 2.2.2.

Slika 2.2.2. Dodatni alati koji se koriste u određenim projektima.

Na primjeru projekta Mjerenje temperature koji se nalazi u potpoglavlju 3.4.

Mjerenje temperature, opisat ćemo koje su osnovne upute za rad s micro:bit uređajem,

odnosno, što trebamo učiniti kako bi micro:bit uređaj bio spreman za korištenje u projektima.

Detaljno ćemo opisati potrebne korake za ostvarivanje navedenog projekta. Napominjemo

da koraci u projektu, koji smo uzeli kao primjer, vrijede za sve projekte u kojima se koristi

programski kod kako bi se ostvario zadani cilj projekta.

U prvom koraku spajamo micro:bit uređaj na računalo preko Micro USB kabela

kojeg dobivamo u kompletu s uređajem [6]. Također, u tom se kompletu nalazi i baterija

koju ne koristimo dok je uređaj spojen na kabel. Ako na poleđini uređaja vidite žuto svijetlo,

možete biti sigurni da je spojen na računalo. (Slika 2.2.3.)

14

Slika 2.2.3. Spajanje micro:bit uređaja na računalo.

U drugom koraku, potrebno je imati Internet i pomoću bilo kojeg web preglednika

pristupiti službenoj web stranici BBC micro:bit uređaja na hrvatskom jeziku1. (Slika 2.2.4.)

Slika 2.2.4. Pristupanje službenoj micro:bit web stranici.

Sljedeće, na vrhu navedene web stranice biramo Programirajmo gdje će nam se

prikazati mnogi uređivači programskog koda. Mi ćemo odabrati prvi ponuđeni, a to je

Uređivač za JavaScript Blocks. Ponovno odabiremo narančasto uokvireni Programirajmo,

1 web lokacija: http://microbit.org/hr/ (9.4.2018.)

http://microbit.org/hr/

15

nakon kojeg se otvara nova web stranica2 u kojoj ćemo uređivati programski kod (Slike 2.2.5.

i 2.2.6.).

Slika 2.2.5. Prikaz mnogih uređivača programskog koda.

Slika 2.2.6. Uređivač za JavaScript Blocks.

2 web lokacija: https://makecode.microbit.org/ (9.4.2018.)

https://makecode.microbit.org/

16

Sada možemo napisati programski kod koji pronalazimo u potpoglavlju 3.4.

Mjerenje temperature. Kako su svi programski kodovi napisani u JavaScriptu, potrebno je

na vrhu web stranice umjesto Blokovi odabrati JavaScript te zatim napisati programski kod

naveden u ovom diplomskom radu. Promijenite ime projekta tako da umjesto Untitled piše

Termometar. (Slika 2.2.7.)

Slika 2.2.7. Programski kod Termometar zapisan u JavaScriptu.

Kada na vrhu web stranice vratite na opciju Blokovi, vidjet će te programski kod

prikazan u blokovima i iz njega vam može biti jasnije što želimo da micro:bit uređaj radi.

Također, možete vidjeti na lijevoj strani web stranice simulaciju što će naš micro:bit uređaj

raditi u određenom slučaju. (Slika 2.2.8.)

Nakon što smo se pobliže upoznali s programskim kodom, kliknemo na ljubičasto

uokvireno Preuzimanje kako bismo navedeni programski kod prenijeli na micro:bit uređaj.

Pojavit će vam se opcije kako spremiti programski kod koje se ponešto razlikuju ovisno o

web pregledniku, ali konačan je cilj spremiti programski kod na micro:bit uređaj tako da se

odabere disk naziva MICROBIT (G:) i pritisne Save. Tada se program sprema na micro:bit

uređaj u obliku datoteke microbit-Termometar.hex. (Slika 2.2.9. i Slika 2.2.10.)

Na kraju, trebamo pričekati par sekundi dok micro:bit uređaj učita navedeni program

(kada prestane treptanje žutog svijetla). Program će se automatski pokrenuti, a ako želimo

ponovno pokretanje programa potrebno je pritisnuti gumb RESET na poleđini micro:bit

17

uređaja. Micro:bit uređaj možemo iskopčati iz računala te spojiti bateriju na micro:bit uređaj.

Time on postaje prenosiv i spreman za korištenje u projektima koji slijede.

Slika 2.2.8. Programski kod Termometar zapisan u JavaScript blokovima.

Slika 2.2.9. Opcije kako spremiti programski kod koje se razlikuju ovisno o web pregledniku.

18

Slika 2.2.10. Spremanje programa Termometar na micro:bit uređaj.

U nekim projektima će nam samo micro:bit uređaj biti dovoljan, u drugima ćemo

koristiti dodatnu opremu uz micro:bit uređaj (vlastiti pribor ili Inventor's Kit), a u trećima

ćemo povezati micro:bit uređaj s pametnim mobitelom ili tabletom pomoću Bluetootha.

Primjer takvog projekta nalazi se u potpoglavlju 4.1. Prvi i drugi Newtonov zakon te ćemo

pomoću njega opisati kako to možemo ostvariti.

Prije svega, potrebno je instalirati aplikacije koje smo naveli na početku ovog

potpoglavlja (Micro:bit i Bitty Data Logger), a to možete učiniti tako da ih pronađete u

Google Play ili Apple trgovini te ih preuzmete. Jedini je zahtjev da posjedujete Android OS

4.4+ ili iOS 8.0+ i Bluetooth 4.0+ LE, što većina današnjih pametnih mobitela i tableta

podržava. Micro:bit uređaj prije samog povezivanja mora biti spreman za korištenje,

odnosno, programski kod koji je naveden za projekt Prvi i drugi Newtonov zakon mora biti

spremljen na sam micro:bit uređaj i bitno je uočiti da se u samom programskom kodu nalazi

dio bez kojeg povezivanje ne bi bilo moguće, a to je naredba kojom se pokreće Bluetooth i

značajka koju smo na početku poglavlja naveli, a to je mjerač ubrzanja. Bitno je da se

micro:bit uređaj nalazi blizu pametnog mobitela ili tableta te da je spojen na bateriju jer inače

povezivanje ne bi bilo moguće. Kako povezati micro:bit uređaj s navedenim aplikacijama

možete vidjeti u Tablici 2.2.1. u kojoj dajemo kratki opis postupka te njegov prikaz.

19

Tablica 2.2.1. Opis kako povezati micro:bit uređaj s pametnim mobitelom ili tabletom.

Opis Prikaz

Kada instalirate navedene

aplikacije na svoj pametni mobitel

ili tablet, potražite ikonu službene

Micro:bit aplikacije. Prije nego što

uđete u samu aplikaciju, bitno je

da upalite Bluetooth kako bismo

mogli upariti micro:bit uređaj i

pametni mobitel ili tablet.

Kada ste otvorili aplikaciju,

možete vidjeti različite opcije. Mi

ćemo pritisnuti opciju Connect.

Ovdje možete vidjeti da mi već

imamo uparen micro:bit uređaj s

tabletom, ali kada prvi put

povezujete micro:bit uređaj i

pametni mobitel ili tablet,

potrebno je odabrati Pair a New

Micro:bit i pratiti upute koje vam

pišu unutar aplikacije i pri tome

koristiti micro:bit uređaj kada je

potrebno3. Tada smo spremni za

daljnje povezivanje.

3 detaljan opis koraka ovog postupka možete pronaći na http://microbit.org/hr/guide/mobile/ (9.4.2018.)

http://microbit.org/hr/guide/mobile/

20

Kada želite povezati micro:bit i

pametni mobitel ili tablet,

potrebno je pritisnuti ikonu

povezivanja na ekranu i kada je

ona zelene boje, to će značiti da je

povezivanje uspjelo.

Sada se vratite na početni zaslon i

pronađite ikonu aplikacije Bitty

Data Logger.

Kada uđete u aplikaciju, vidjet

ćete različite opcije gdje nama, za

početak, treba opcija Scan kojom

ćemo pronaći svoj micro:bit uređaj

kada bi ga mogli koristiti u svrhu

dobivanja rezultata.

Aplikacija pronalazi naš uređaj i

sada pritisnemo na pronađeni

uređaj. Ako ga ne možete naći

istoga trenutka, pokušajte par puta

pritisnuti Scan kao i gumb RESET

na samom micro:bit uređaju.

21

Na ekranu će vam se pojaviti

jedan graf koji je a-t graf

(prisjetimo se naziva projekta,

Prvi i drugi Newtonov zakon, koji

je usko vezan uz akceleraciju).

Kada pritisnete tipku Start, na

ekranu ćete dobiti različite krivulje

kada pomičete micro:bit uređaj.

Kako interpretirati taj graf možete

vidjeti u potpoglavlju 4.1. Prvi i

drugi Newtonov zakon.

Pritiskom na tipku Stop zaustavlja

se snimanje položaja micro:bit

uređaja, odnosno, njegove

akceleracije kada ga pomičete.

Dobili smo graf koji možemo

analizirati tako da pogledamo

Results.

Sada odaberemo zadnje što smo

snimili. Možete vidjeti u kojem su

formatu spremljeni ovi rezultati.

Takav format može se uvesti u

Microsoft Office Excel i detaljno

analizirati.

22

Kako biste mogli doći do

navedenih rezultata unutar

datoteke, potrebno je postaviti ju

na Internet koristeći Upload. Tada

će vam biti zapisana web stranica

na kojoj možete preuzeti datoteku

s rezultatima (za to će vam biti

potreban Internet). Svako sljedeće

mjerenje zapisuje se u zasebnu

datoteku, a mjerenja možete vršiti

ponovnim pritiskom tipke Start na

početnom zaslonu aplikacije.

23

3. Primjena micro:bit uređaja u osnovnoj školi

Kao nastavni predmet, fizika se ističe po tome što potiče razvoj kognitivnih

sposobnosti te znanstvenog i stvaralačkog mišljenja. Učenici razvijaju sposobnosti

znanstvenog objašnjavanja fizičkih pojava, provođenja i vrednovanja znanstvenog

eksperimenta ili istraživanja te interpretiranja znanstvenih podataka i činjenica. Budući da

pruža temeljna i univerzalna znanja, uloga je fizike u prirodoznanstvenom opismenjavanju

vrlo važna [3]. Cilj STEM revolucije koja započinje u osnovnoj školi jest da svaki učenik

bude prirodoznanstveno pismena osoba koja će uz deklarativno znanje imati i proceduralno

znanje koje može primijeniti na rješavanje problemskih situacija u novim, drugačijim

okolnostima. Dio te revolucije čini micro:bit uređaj koji se može upotrijebiti u STEM

nastavnim predmetima tako da ih međusobno povezuje na takve načine kojih prije nismo ni

bili svjesni. Tako se micro:bit uređaj može upotrijebiti kao alat u pokusima iz fizike kojem

možemo zadati naredbe koje će izvršiti ili rezultate koje će ispisati na LED ekranu.

Oslanjajući se na prijedlog Nacionalnog kurikuluma nastavnog predmeta fizika, gdje

je sadržaj fizike podijeljen na domene - ključne koncepte koji se prepoznaju u svakoj cjelini

i temi, prikazali smo raznovrsne pokuse u kojima smo primijenili micro:bit uređaj trudeći se

da je svaka od domena zastupljena barem jednim pokusom. One se preklapaju s domenama

prirodoslovlja, a razlikujemo strukturu tvari, međudjelovanja, gibanje te energiju. Takva

podjela implicira povezanost među sadržajima te navodi učenike na ideju jedinstva prirode

i bolje razumijevanje međuovisnosti prirodnih fenomena [3].

U ovom poglavlju u kojem prikazujemo demonstracijske pokuse i projekte koji su

primjereni nastavi fizike u osnovnoj školi, možemo uočiti da se pojedini ključni koncepti

međusobno isprepliću u temama koje su opisane u potpoglavljima te da demonstracijski

pokusi i projekti nisu nužno vezani za određenu cjelinu. Potpoglavlja 3.3. Ponašanje čvrstih

tijela, tekućina i plinova prilikom zagrijavanja i 3.4. Mjerenje temperature istražuju domenu

strukture tvari, potpoglavlja 3.5. Provodi li čovjek električnu struju? i 3.6. Spajanje trošila

u strujnom krugu istražuju domenu međudjelovanja, potpoglavlja 3.1. Vrijeme reakcije, 3.7.

Put, vrijeme, srednja brzina i 3.8. Zvuk istražuju domenu gibanja dok potpoglavlje 3.2.

Pretvorba energije iz jednog oblika u drugi istražuje domenu energije.

24

3.1. Vrijeme reakcije

Kada se učenici prvi put susreću s fizikom, u njenim se počecima počinju provoditi

različita mjerenja. Primjerice, učenici određuju duljine nekih predmeta pomoću ravnala koja

imaju ljestvicu s milimetarskom podjelom i zapisuju mjerenja pomoću različitih mjernih

jedinica. Također, učenici mjere mase različitih predmeta pomoću vage i zapisuju dobivena

mjerenja. U praksi se, većinom, svako od tih mjerenja provodi jednom. Možemo postaviti

pitanje je li svako od tih mjerenja točno. U teoriji, svako mjerenje daje samo približnu

vrijednost mjerene veličine i obavezno uključuje neku neodređenost tj. pogrešku. Apsolutno

točna mjerenja su, u načelu, nemoguća. Svaku veličinu potrebno je mjeriti barem tri puta da

izbjegnemo grube pogreške (pr. kada nam se izmakne ravnalo, a da toga nismo bili svjesni).

Naš je cilj učenicima pokazati kako možemo zapisati rezultat mjerenja tako da

odredimo srednju vrijednost i njenu maksimalnu apsolutnu pogrešku (najveće odstupanje

svakog rezultata od srednje vrijednosti). Svaki će učenik vršiti vlastita mjerenja. U tome će

nam pomoći micro:bit uređaj koji će biti programiran tako da pokazuje koliko nam je

vremena bilo potrebno da bismo uočili točkicu na LED ekranu [13].

Popis potrebne opreme: BBC micro:bit uređaj, Micro USB kabel, držač baterije s dvije

AAA baterije.

Slika 3.1.1. Oprema prije i nakon spajanja.

Programski kod - JavaScript:

let start = 0

let end = 0

let false_start = false

let running = false

25

input.onButtonPressed(Button.B, () => {

if (running) {

running = false

end = input.runningTime()

basic.showNumber(end - start)

basic.showString(" ms")

} else {

false_start = true

basic.showLeds(`

# . . . #

. # . # .

. . # . .

. # . # .

# . . . #

`)

}

})

input.onButtonPressed(Button.A, () => {

basic.showNumber(3)

basic.showNumber(2)

basic.showNumber(1)

basic.clearScreen()

running = false

false_start = false

basic.pause(1000 + Math.random(2000))

if (!(false_start)) {

start = input.runningTime()

running = true

led.stopAnimation()

basic.clearScreen()

led.plot(Math.random(5), Math.random(5))

}

})

running = false

false_start = false

end = 0

start = 0

Plan izvedbe: Za samu izvedbu potreban nam je micro:bit uređaj te baterija koju ćemo

spojiti na micro:bit uređaj. Navedeni programski kod prenijet ćemo pomoću računala i USB

26

kabela na micro:bit uređaj. Koristit ćemo tipku A i tipku B na micro:bit uređaju kako bismo

izveli naša mjerenja. Pritiskom na tipku A započet će odbrojavanje (3, 2, 1) nakon kojeg će

se bilo gdje (nasumično) na LED ekranu pojaviti jedna točkica. Mi želimo izmjeriti vrijeme

reakcije. To ćemo napraviti tako da čim ugledamo tu točkicu pritisnemo tipku B na micro:bit

uređaju. Nakon toga, na ekranu bi se trebalo pojaviti vrijeme reakcije, odnosno vrijeme koje

nam je bilo potrebno da bismo uočili točkicu na LED ekranu.

Slika 3.1.2. Što se dogodi kada pritisnemo tipku A, a što kada pritisnemo tipku B.

𝑡 / ms ∆𝑡 / ms

305 10

323 8

317 2

315

Tablica 3.1.1. Prikaz rezultata mjerenja.

27

Detalji izvedbe: Prije nego što započnemo mjerenja potrebno je napraviti tablicu gdje ćemo

u jednom stupcu zapisivati mjerenja, a u drugom stupcu računati maksimalnu apsolutnu

pogrešku svakog od tih mjerenja. Kada smo to napravili, možemo započeti s prvim od tri

mjerenja. Pritisnut ćemo tipku A na micro:bit uređaju i pričekati odbrojavanje. Kada se

pojavi točkica na LED ekranu, pritisnut ćemo tipku B. Ako tipku B pritisnemo prerano,

odnosno, onda kada se još nije prikazala točkica na LED ekranu, tada će nam micro:bit

uređaj pokazati znak X što znači da smo prebrzo reagirali i da nemamo rezultat mjerenja.

Napravili smo grubu pogrešku. Ako tipku B pritisnemo nakon što se pojavi točkica na LED

ekranu, micro:bit uređaj će nam ispisati vrijeme reakcije u ms. To je naš rezultat mjerenja

kojeg zapisujemo u tablicu. Ovakav postupak ponovimo još dva ili više puta kako bismo

imali minimalno tri rezultata mjerenja. Sada se u zadnjem retku prvog stupca odredi srednja

vrijednost svih rezultata mjerenja, a u desnom stupcu zapišemo maksimalnu apsolutnu

pogrešku koju dobijemo kao razliku srednje vrijednosti i rezultata svakog od mjerenja. Jednu

takvu tablicu možemo vidjeti na Tablici 3.1.1. Iz tih podataka, rezultat mjerenja možemo

zapisati kao 𝑡 = 𝑡̅ ± ∆𝑡. U našem slučaju, taj rezultat mjerenja, odnosno, naše vrijeme

reakcije ima sljedeći zapis: 𝑡 = (315 ± 10) ms. Dobili smo srednje vrijeme reakcije i

maksimalnu apsolutnu pogrešku. Ovime smo, učenicima, na zabavan i jednostavan način

pokazali kako se zapisuje rezultat mjerenja te da taj rezultat nije samo jedan broj nego

interval brojeva koji sadržava nepoznatu pravu vrijednost mjerene veličine.

3.2. Pretvorba energije iz jednog oblika u drugi

Rasprava o pojmu energije započinje istraživačkim pitanjem u kojem se pitamo kako

znamo da tijelo ima energiju. Odgovarajući na ovo pitanje prepoznajemo različite oblike

energije poput kinetičke, gravitacijske potencijalne, elastične potencijalne, električne

potencijalne, kemijske itd. Svaku od navedenih energija prepoznali smo po njenim učincima

pri čemu dolazi do pretvorbe energije iz jednog oblika u drugi. Općenito, energija ne može

nestati niti može ni iz ničega nastati. Ona može prelaziti iz jednog oblika u drugi ili se

prenositi s jednog tijela na drugo. U zatvorenom sustavu, energija je sačuvana i taj zakon

nazivamo zakonom očuvanja energije. Uobičajeni su primjeri pretvorbi energija u praksi

sabijanje opruge, ispuštanje teniske loptice s neke visine na tlo, kotrljanje lopte po površini

stola itd. [7].

28

Potaknuti očuvanjem okoliša i razvojem vjetroelektrana koje opskrbljuju energetsku

mrežu, želimo pokazati nešto drugačiju pretvorbu energije gdje će ona biti odličan primjer

zašto možemo bezbrižno koristiti sve elektroničke naprave u svakodnevnom životu.

Vjetroelektrana je obnovljiv izvor električne energije kojeg pokreće kinetička energija

vjetra. Demonstracijskim ćemo pokusom pokazati pretvorbu kinetičke energije vjetra u

električnu energiju. Spojit ćemo micro:bit uređaj s motorom na kojem se nalazi ventilator.

Puhat ćemo u ventilator, tada će se on okretati, a na LED ekranu micro:bit uređaja ispisat će

se iznos napona kojeg dobivamo ovisno o tome koliko jako pušemo u ventilator [12].

Električna energija proporcionalna je naponu pa u ovom slučaju možemo reći da što je veći

iznos napona, to je veća električna energija koju dobivamo pretvorbom. Kasnije će

učenicama biti jasnije kada se upoznaju s pojmovima električne struje i napona, a zasad im

je dovoljno poznavati navedeno da bi pokus imao smisla. Pokus se može zadati i kao

učenički projekt kroz jedno kraće razdoblje, a kako je izrazito zanimljiv može i više od

jednog učenika sudjelovati u provedbi gdje učenici mogu međusobno odmjeriti snage tko će

pretvoriti više kinetičke energije vjetra u električnu energiju.


AAA baterije, prototype system tj. prototip sustava koji se sastoji od montažne ploče,

breadboarda, edge connector boarda i dva vijka, dva otpornika otpora 2,2 kΩ (označeni

bojama crvena, crvena, crvena, zlatna), motor na kojem se nalazi ventilator, jedna spojna

žica male to male jumper wire te dvije spojne žice male to female jumper wire; zbog

jednostavnosti izostavljen je terminalni priključak prikazan u dodatnim uputama.


29

Slika 3.2.2. Dodatne upute za spajanje.


let Highest = 0

let value = 0

basic.forever(() => {

value = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0)

if (value > Highest) {

Highest = value

}

})


basic.showNumber(Highest)

})

30

Plan izvedbe: Prenijet ćemo navedeni programski kod na micro:bit uređaj pomoću računala

i USB kabela. Spojimo postav kako je prikazano na prethodnim slikama, uključujući

micro:bit uređaj. Tipku A koristit ćemo kako bi nam, na LED ekranu micro:bit uređaja,

prikazala iznos trenutnog napona kojeg očitavamo s analognog ulaza P0. Sada kada lagano

puhnemo u ventilator tek toliko da se okrene, pritisnemo ponovno tipku A. Iznos napona bit

će mali. Kada bismo duboko udahnuli i jako puhnuli u ventilator, iznos napona bio bi velik.

Slika 3.2.3. Prikaz pretvorbe energije iz kinetičke energije vjetra u električnu energiju.

Detalji izvedbe: Napomenimo da micro:bit uređaj očitava napon i pretvara ga u broj između

0 i 1023. Zbog toga, broj koji se pojavi na LED ekranu micro:bit uređaja ne će biti pravi

iznos napona (koji nama može biti maksimalnog iznosa 3 V) već broj koji će nam reći koliko

smo jako puhali u ventilator, tj. koliko se kinetičke energije vjetra pretvorilo u električnu

energiju. Kada se pojavi nula na LED ekranu, tada nismo uopće puhali, a kada se pojavi broj

1023 tada smo maksimalno jako puhali, a to je jako teško postići. Pritiskom na tipku A netom

nakon postavljanja micro:bit uređaja, vidjet ćemo da broj koji očitava micro:bit uređaj na

31

LED ekranu nije 0 već u rasponu brojeva od 1 do 5. Očekivali bismo nulu jer u početnom

trenutku nema pretvorbe energije. Analogni ulaz P0 izrazito je osjetljiv pa će očitavati

određeni broj u navedenom rasponu. U postavu koristimo dva otpornika koji smanjuju iznos

napona kako bi ga analogni ulaz P0 mogao očitati. Kada puhnemo u ventilator, ovisno o

tome koliko jako puhnemo, pritiskom na tipku A pojavit će se, na LED ekranu micro:bit

uređaja, broj između 0 i 1023. Svakim idućih puhanjem i ponovnim pritiskom na tipku A,

prikazuje se broj koji je bio najveći u svim dosadašnjim pokušajima. I sami smo probali

pretvoriti energiju za što veći iznos i maksimalan broj koji se pojavio na LED ekranu bio je

oko 800. Taj broj jednak je naponu iznosa oko 2,5 V. Pritiskom na tipku RESET na poleđini

micro:bit uređaja, najveći se rezultat briše te se pokus može ponoviti iznova. Izazov je

pretvoriti kinetičku energiju vjetra u električnu energiju.

3.3. Ponašanje čvrstih tijela, tekućina i plinova prilikom zagrijavanja

Kada bismo pogledali u unutrašnjost tijela, vidjeli bismo da su tijela građena od tvari.

Mnogi su starogrčki filozofi pokušavali odgovoriti na pitanje kako su građene tvari. Jedni su

smatrali da su tijela kontinuirana, a drugi da su diskretna, tj. građena od sitnih čestica. Među

njima se istaknuo Demokrit koji je te čestice nazvao atomima i smatrao ih nedjeljivima.

Kasnije se pokazalo da se te čestice nazivaju molekulama te da nisu nedjeljive već da se

sastoje od još manjih čestica koje nazivamo atomima. Atomi također nisu nedjeljivi već se

svaki atom sastoji od elektronskog omotača u kojem se giba elektron i jezgre u kojoj se

nalaze protoni i neutroni. Učenici su kroz nekoliko jednostavnih pokusa, poput raspršenja

parfema ili kada kapnemo kapljicu tinte u čašu vode, uočili da su tvari građene od čestica

koje se neprestano i nasumično gibaju. Također, opazili su da se pri miješanju tekućina

različitih gustoća, pr. alkohola i vode, njihov ukupni obujam smanji u odnosu na ukupni

obujam prije miješanja. Očito je da između čestica unutar tvari postoji prazni prostor –

međuprostor gdje, prilikom miješanja, čestice jedne tvari ulaze u prazni prostor između

čestica druge tvari [7].

Molekule unutar tvari međusobno su vezane. Veze među molekulama najjače su u

čvrstim tijelima, a najslabije u plinovima. Zbog toga čvrsta tijela zadržavaju svoj oblik i

obujam, tekućine mijenjaju oblik, ali zadržavaju obujam, dok plinovi mijenjaju i oblik i

obujam. Uzimajući sve navedeno u obzir, htjeli bismo vidjeti što se događa s čvrstim

tijelima, tekućinama i plinovima kada ih zagrijavamo, odnosno koje ćemo promjene uočiti i

32

kako će one međusobno ovisiti. Napravit ćemo pokus pomoću micro:bit uređaja u kojem će

biti vidljiv raspored molekula u početnom stanju (stanje prije zagrijavanja) i konačnom

stanju (stanje nakon zagrijavanja) kod čvrstih tijela, tekućina i plinova. Točnije, želimo

uočiti kako se mijenja obujam kod čvrstih tijela, kako kod tekućina, a kako kod plinova,

kada ih zagrijavamo. Ako bismo ovaj demonstracijski pokus zadali učenicima kao projekt

kroz jedno kraće razdoblje, bitno je da su učenici već upoznati s time što se događa s

kinetičkom energijom molekula prilikom dovođenja topline, kako molekule titraju u svakom

agregatnom stanju, kakve su veze među molekulama te što se događa s obujmom čvrstih

tijela, tekućina i plinova. Cilj nam je ovim demonstracijskim pokusom pokazati da se jedan

pokus može primijeniti u više nastavnih jedinica gdje bi neke od njih bile građa tvari, opis

agregatnih stanja, toplina, temperatura, toplinsko širenje tijela itd.


AAA baterije.



let C = 0

let B = 0

let A = 0

input.onGesture(Gesture.Shake, () => {

if (A == 1) {

basic.showLeds(`

# # # # #

# . . . #

# . # . #

# . . . #

33

# # # # #

`)

A = 0

} else if (B == 1) {

basic.showLeds(`

. . # . #

# # . # .

. . # . #

. # . # .

# . # . .

`)

B = 0

} else if (C == 1) {

basic.showLeds(`

. # . # .

# . . . .

. . . . #

. # . # .

. . # . .

`)

C = 0

}

})


A = 1

basic.showLeds(`

. . . . .

. # # # .

. # # # .

. # # # .

. . . . .

`)

})


B = 1

basic.showLeds(`

. . . . .

. # # # .

. . # . .

. # # # .

34

. . . . .

`)

})

input.onButtonPressed(Button.AB, () => {

C = 1

basic.showLeds(`

. . . . .

. . # . .

. # . # .

. . # . .

. . . . .

`)

})



kabela na micro:bit uređaj. Koristit ćemo tipku A, tipku B te tipke A i B zajedno na micro:bit

uređaju kako bismo izveli ovaj pokus. Kada pritisnemo tipku A, vidjet ćemo da se na LED

ekranu micro:bit uređaja pojavi raspored molekula u čvrstom tijelu na sobnoj temperaturi.

Slično, pritiskom na tipku B pojavit će se raspored molekula u tekućini, a istovremenim

pritiskom tipki A i B pojavit će se raspored molekula u plinu. Odaberemo po volji čije

molekule želimo zagrijati, a simulaciju zagrijavanja molekula možemo napraviti tako da

zatresemo micro:bit uređaj (Shake). Nakon toga, LED ekran više ne će pokazivati jednak

raspored molekula kao u početnom stanju već će se, u konačnom stanju nakon zagrijavanja,

rasporediti ovisno o tome jesmo li zagrijali čvrsto tijelo, tekućinu ili plin.

35

Slika 3.3.2. Simulacija zagrijavanja molekula u čvrstim tijelima, tekućinama i plinovima.

Detalji izvedbe: Kada se pritisne tipka A, na LED ekranu micro:bit uređaja pojavit će se

raspored molekula u čvrstom tijelu. Veze među molekulama u čvrstom tijelu najjače su te

zbog toga čvrsto tijelo zadržava svoj oblik i obujam. Mi smo to predstavili tako što smo

lampice poredali najpravilnije. Sada kada smo upoznati s vezama među molekulama,

možemo simulirati njihovo zagrijavanje, odnosno dovođenje topline čvrstom tijelu, a to

ćemo učiniti tako da zatresemo micro:bit uređaj (Shake) i time će nam se promijeniti

raspored molekula u čvrstom tijelu. Dovođenjem topline povećavamo kinetičku energiju

molekula. Zbog toga molekule brže titraju i više se udaljavaju od ravnotežnog položaja, a

nama je to sredina LED ekrana micro:bit uređaja. Uočavamo da dolazi do povećanja obujma.

36

Raspored molekula u čvrstom tijelu promijenio se tako što su se molekule udaljile, ali

zadržale su svoj pravilan raspored, kako možemo vidjeti na LED ekranu u konačnom stanju.

U odnosu na početno stanje, u konačnom stanju čvrsto tijelo ima veći obujam zbog toga što

smo ga zagrijali. Pritiskom na tipku B ili pritiskom na tipke A i B istovremeno, ponavlja se

i vrijedi isti postupak kao prije, samo što sada govorimo o tekućinama, odnosno plinovima.

Slabije su veze među molekulama u tekućinama pa će se one više udaljavati, odnosno

zagrijavanjem im se također povećava obujam. Veze među molekulama u plinovima su još

slabije pa će se one još više udaljavati i obujam će im se povećavati. Možemo općenito

zaključiti da se čvrstim tijelima, tekućinama i plinovima zagrijavanjem povećava obujam, a

hlađenjem smanjuje. Hlađenje možemo simulirati ponovnim pritiskom na neku od tipki gdje

bi nam sada početno stanje bilo stanje više temperature (nakon zagrijavanja), a konačno

stanje ono manje temperature (odvođenje topline). Na kraju, možemo povezati promjenu

obujma s promjenom gustoće gdje možemo reći da se zagrijavanjem povećava obujam, a

gustoća smanjuje dok masa ostaje jednaka i obratno.

3.4. Mjerenje temperature

Uobičajeno je mjeriti sobnu temperaturu živinim termometrom. Učenici su opazili

da postoji pr. laboratorijski živin termometar te liječnički termometar. Takvi termometri

većinom mjere temperaturu samo u Celzijevim stupnjevima, što je osnovna mjerna jedinica

za temperaturu [7]. Temperatura se osim u Celzijevim stupnjevima može mjeriti i u

kelvinima i u stupnjevima Fahrenheita. Stoga su učenici uočili da temperaturi 0 K odgovara

temperatura od −273 °C, a temperaturi 1 °F temperatura od −17,2 °C. Kako su navedeni

termometri većinom ograničeni jednom mjernom jedinicom, mi bismo htjeli da naš

termometar mjeri temperaturu u više mjernih jedinica.

Cilj ovog demonstracijskog pokusa jest pokazati da nam micro:bit uređaj može

poslužiti kao termometar [12] jer u sebi ima ugrađen senzor temperature te da se pritiskom

na tipke A, B ili istovremeno A i B na micro:bit uređaju mogu mjeriti temperature u

različitim mjernim jedinicama. Ovaj se pokus može zadati i kao učenički projekt kroz

određeno kraće razdoblje.


AAA baterije.

37



let f = 0

let k = 0

let c = 0

let d = 0

let displayBusy = false


displayBusy = true

basic.showNumber(input.temperature())

basic.showString(" C")

basic.pause(1000)

displayBusy = false

})


displayBusy = true

d = input.temperature()

k = d + 5463 / 20

basic.showNumber(k)

basic.showString(" K")

basic.pause(1000)

displayBusy = false

})


displayBusy = true

c = input.temperature()

f = c * 9 / 5 + 32

basic.showNumber(f)

basic.showString(" F")

38

basic.pause(1000)

displayBusy = false

})


if (displayBusy == false) {

led.plotBarGraph(

input.temperature(),

50

)

}

})



kabela na micro:bit uređaj. U tom trenutku će micro:bit uređaj izmjeriti temperaturu i

grafički ju prikazati na LED ekranu. Pritiskom na tipku A, micro:bit uređaj ispisuje

temperaturu u Celzijevim stupnjevima. Pritiskom na tipku B, micro:bit uređaj ispisuje

temperaturu u stupnjevima Fahrenheita. Konačno, istovremenim pritiskom na tipke A i B,

micro:bit uređaj ispisuje temperaturu u kelvinima.

Slika 3.4.2. Što se dogodi kada pritisnemo tipku A, B ili istovremeno A i B.

Detalji izvedbe: Kada pripremimo micro:bit uređaj za korištenje, on će izmjeriti

temperaturu prostorije u kojoj se nalazimo. U početku će temperaturu prikazati grafički,

odnosno, točkicama na LED ekranu gdje svaka točkica iznosi od 0 °C do 2 °C. Micro:bit

uređaj je precizan, ali ne i dovoljno točan. Također, treba napomenuti da micro:bit uređaj

mjeri temperaturu u osnovnoj mjernoj jedinici, a to je Celzijevim stupnjevima, pa će naša

mjerenja u ostalim mjernim jedinicama biti ustvari pretvorbe iz jedne u drugu mjernu

39

jedinicu. Promatrajući ono što je naš micro:bit uređaj izmjerio, kako je i prikazano na Slici

3.4.2., možemo vidjeti da svijetli petnaest točkica pa možemo reći da je naša sobna

temperatura bila između 28 °C i 30 °C. Kada pritisnemo na tipku A na micro:bit uređaju,

vidjet ćemo ispisanu temperaturu u Celzijevim stupnjevima, a ona iznosi 28 °C. Pritiskom

na tipku B, temperatura u Celzijevim stupnjevima pretvara se u temperaturu u stupnjevima

Fahrenheita pa ćemo na LED ekranu vidjeti iznos temperature u stupnjevima Fahrenheita.

Ona iznosi 82 °F. Prilikom pretvorbe, micro:bit uređaj ne će zaokružiti broj na veću

decimalu već ostaje pri zapisu bez zaokruživanja. Na kraju, istovremenim pritiskom na tipke

A i B, temperatura u Celzijevim stupnjevima pretvara se u temperaturu u kelvinima pa ćemo

na LED ekranu vidjeti iznos temperature u kelvinima. Ona iznosi 301 K. Učenici mogu

postaviti micro:bit uređaj u prostorije s različitim temperaturama te uočiti promjene na

micro:bit uređaju. Ovako programiran micro:bit uređaj postaje termometar koji nam daje

trenutnu temperaturu prostora u kojem se nalazimo te nam pojednostavljuje mjerenje

temperature u različitim mjernim jedinicama.

3.5. Provodi li čovjek električnu struju?

Učenici su upoznali strujni krug i njegove elemente te kakav je to zatvoreni strujni

krug, a kakav otvoreni strujni krug. Pokusom su utvrdili koje tvari (materijali) dobro provode

struju, a koje ne provode struju. Tvari (materijali) koje dobro provode struju nazivamo

vodičima, a tvari koje ne provode struju izolatorima [8]. Primjeri vodiča su novčić, grafit,

vijak itd. Primjeri izolatora su plastični trokut, papir, gumica, staklo itd. Sigurno se često

postavlja sljedeće pitanje: „Provodi li čovjek električnu struju? Je li čovjek vodič ili

izolator?“.

Ovim ćemo demonstracijskim pokusom potražiti odgovor na zadano pitanje. Zbog

svoje jednostavnosti, ovaj se demonstracijski pokus može zadati kao učenički projekt kroz

određeno kraće razdoblje. Cilj pokusa jest da učenici provjere provodi li čovjek električnu

struju, odnosno, provode li oni sami električnu struju. Micro:bit uređaj treba pokazivati tužno

lice kada je strujni krug otvoren, a sretno lice kada je strujni krug zatvoren.


AAA baterije.

40




if (input.pinIsPressed(TouchPin.P0))

{

basic.showIcon(IconNames.Happy)

}

else

{

basic.showIcon(IconNames.Sad)

}

})



kabela na micro:bit uređaj. Koristit ćemo dva analogna ulaza na micro:bit uređaju kako

bismo provjerili provodi li osoba električnu struju. Prvi analogni ulaz bit će P0, a drugi GND

(ground) koji označava uzemljenje (odvodi električnu struju u zemlju). Kako bismo

provjerili provodi li osoba električnu struju, našim prstima ćemo istovremeno pritisnuti oba

analogna ulaza te vidjeti provodi li osoba električnu struju.

41

Slika 3.5.2. Prikaz tužnog i sretnog lica (otvoreni i zatvoreni strujni krug).

Detalji izvedbe: U trenucima kada samo pridržavamo micro:bit uređaj bez da dodirujemo

analogne ulaze, LED ekran nam pokazuje tužno lice jer je strujni krug otvoren. Kada osoba

prstima pritisne samo prvi analogni ulaz, P0, na LED ekranu ostaje tužno lice jer je strujni

krug još uvijek otvoren (nismo prstima pritisnuli oba analogna ulaza istovremeno). Sada

kada istovremeno pritisnemo prstima oba analogna ulaza, P0 i GND, na LED ekranu pojavi

se sretno lice jer smo zatvorili strujni krug. Time smo pokazali da čovjek provodi električnu

struju jer smo svojim prstima zatvorili strujni krug. Kada bismo maknuli prste s analognog

ulaza GND, a ostavili analogni ulaz P0 pritisnut, ponovno bismo imali otvoreni strujni krug

i na LED ekranu bi se ponovno pojavilo tužno lice. Takvom izmjenom možemo uočiti što je

potrebno da bismo imali otvoreni ili zatvoreni strujni krug te u kojem slučaju možemo

provjeriti provodi li čovjek električnu struju.

3.6. Spajanje trošila u strujnom krugu

U prethodnom demonstracijskom pokusu, postavili smo pitanje provodi li čovjek

električnu struju. Tada je bilo nužno znati kako spojiti jednostavan strujni krug, koji su

njegovi elementi te kakav je to zatvoreni strujni krug, a kakav otvoreni strujni krug. Ponovno

će biti nužno poznavati sve navedeno.

Sada bismo htjeli istražiti kako će žaruljice svijetliti kada ih serijski spojimo u strujni

krug te hoće li postojati kakva ovisnost. Jedna od komponenti u strujnom krugu bit će

micro:bit uređaj koji će biti priključen na bateriju. Cilj je pokusa s učenicima provjeriti kako

42

će svijetliti jedna LED dioda u strujnom krugu, a kako dvije iste LED diode u strujnom krugu

ako ih spojimo serijski.

Popis potrebne opreme: BBC micro:bit uređaj, držač baterije s dvije AAA baterije,

prototype system tj. prototip sustava koji se sastoji od montažne ploče, breadboarda, edge

connector boarda i dva vijka, dvije zelene 5 mm LED diode, otpornik otpora 2,2 kΩ (označen

bojama crvena, crvena, crvena, zlatna) te dvije spojne žice male to female jumper wire.


Dodatne upute za spajanje: Jednu spojnu žicu potrebno je spojiti na analogni ulaz P3 te na

drugi stupac u prvom pozitivnom redu, a drugu spojnu žicu na analogni ulaz GND te na

četvrti stupac u prvom negativnom redu. Otpornik se namjesti tako da zlatna linija koja se

na njemu nalazi bude okrenuta prema dolje, a on sam se spaja na poziciju E7 te na osmi

stupac u prvom pozitivnom redu. Prva dioda spaja se na poziciju C7 te na deveti stupac u

drugom negativnom redu. Kasnije spajamo drugu diodu na poziciju D7 te na šesti stupac u

drugom negativnom redu.


spojiti na micro:bit uređaj. U ovom pokusu, ne će nam biti potreban programski kod.

Osnovno što ćemo koristiti su dva analogna ulaza na micro:bit uređaju, a to su P3 i GND

(ground), bez kojih ne bismo imali zatvoren strujni krug. Kako točno treba spojiti pojedine

komponente, zapisano je u dodatnim uputama za spajanje. Pokus nam se sastoji od dva

dijela. U prvom dijelu ćemo spojiti jednu diodu u strujni krug i vidjeti kako ona svijetli.

Zatim ćemo, u drugom dijelu, serijski spojiti još jednu takvu istu diodu u strujni krug i vidjeti

kako one dvije svijetle. Usporedit ćemo svjetlost kojom su svijetlile diode u drugom dijelu

43

pokusa sa svjetlošću kojom je svijetlila jedna dioda u prvom dijelu. Iz toga ćemo moći

donijeti neke zaključke.

Slika 3.6.2. Što se dogodi kada u strujni krug serijski spojimo još jednu diodu.

Detalji izvedbe: Na početku imamo jednostavan strujni krug s jednim trošilom, odnosno

jednom diodom. Na Slici 1.2. možemo vidjeti kako ona svijetli. Mogli bismo reći da ona

jako svijetli. Pamtimo kako ona svijetli kako bismo ju mogli kasnije upotrijebiti za

usporedbu. Sada ćemo u strujni krug serijski spojiti još jednu istu diodu. Na Slici 1.2.

možemo vidjeti kako svijetle te dvije diode. Možemo reći da one međusobno svijetle

jednako. Kada ih usporedimo s prethodnim slučajem gdje smo imali samo jednu diodu, one

ustvari svijetle slabije, ali međusobno jednako. One svijetle međusobno jednako jer kroz njih

prolazi ista električna struja. Možemo zaključiti da dvije diode svijetle slabije nego samo

jedna dioda te da postoji ovisnost jačine svjetlosti i broja dioda u serijski spojenom strujnom

krugu.

3.7. Put, vrijeme, srednja brzina

Učenici većinu svog vremena u školi provode sjedeći, odnosno, ne gibaju se. Ipak,

na satu tjelesne kulture učenici su fizički aktivni. Trčanje je jedna od čestih radnji na satu

tjelesne kulture. Prilikom trčanja, učenici mijenjaju svoj položaj, odnosno gibaju se. Recimo

da učenici imaju zadatak pretrčati udaljenost od 100 m i pritom učitelj tjelesne kulture mjeri

vrijeme koje je bilo potrebno da bi učenik pretrčao udaljenost od starta do cilja. Tu udaljenost

44

koja se prijeđe tijekom gibanja od početne točke do krajnje točke gibanja nazivamo prijeđeni

put [8]. Neki su učenici pretrčali isti put za kraće vrijeme. Njihova brzina tijela bila je veća

od preostalih učenika jer je njima bilo potrebno manje vremena da prijeđu određeni put. Tim

smo primjerom uveli pojam brzine, a ona je količnik prijeđenog puta i vremena tijekom

kojeg je tijelo prešlo taj put. Njena je mjerna jedinica metar u sekundi. Bitno nam je naglasiti

da je ta brzina ustvari srednja brzina jer učenik može imati različite brzine kojima se gibao

na određenim dijelovima puta, pr. na kraju puta ima manju brzinu jer se već umorio.

Idealno bi bilo kada bismo mogli izmjeriti srednju brzinu kojom se neki predmet giba

od točke A do točke B, a da ne ovisimo o osobi koja će mjeriti vrijeme prijeđenog puta (u

našem primjeru, to je učitelj tjelesne kulture) jer, kako smo već vidjeli u potpoglavlju 3.1.

Vrijeme reakcije, osobi je potrebno neko vrijeme da uoči događaj pa bi za uočavanje

predmeta na početku i na kraju puta bilo potrebno neko vrijeme da osoba uoči predmet. Kada

bismo imali senzor koji bi mjerio vrijeme prolaska predmeta između starta i cilja, ne bismo

imali problema. Koristeći micro:bit uređaj, to je moguće ostvariti. Pokazat ćemo da micro:bit

uređaj može poslužiti kao senzor koji će mjeriti vrijeme potrebno da autić prijeđe određeni

put od početne do krajnje točke [14]. Time dobivamo vrijeme koje će biti promjenjivo, a

prijeđeni put će nam uvijek biti isti jer imamo fiksne točke na kojima senzor uočava prolazak

autića te ravnalom jednostavno možemo izmjeriti prijeđeni put. Sada imamo sve veličine

koje su nam potrebne da bismo odredili srednju brzinu. Ovakav bismo pokus preporučili kao

grupni učenički projekt kroz jedno dulje razdoblje, pošto je zahtjevniji i možda učenicima

nisu trenutno dostupni svi materijali, a i za samu izvedbu potrebno je više od jednog učenika.



breadboarda, edge connector boarda i dva vijka, osam spojnih žica male to female jumper

wire gdje smo ih međusobno spojili tako da smo dobili četiri žice, autić koji nije na navijanje,

selotejp, škare, komad kartona, aluminijska folija, ravnalo ili krojački metar.

45

Slika 3.7.1. Oprema prije spajanja.

Slika 3.7.2. Oprema nakon spajanja.

46


let dt = 0

let t1 = 0

let t0 = 0

input.onPinPressed(TouchPin.P0, () => {

t0 = control.eventTimestamp()

basic.showLeds(`

# . . . .

# . . . .

# . . . .

# . . . .

# . . . .

`)

})

input.onPinPressed(TouchPin.P1, () => {

t1 = control.eventTimestamp()

basic.showLeds(`

# . . . #

# . . . #

# . . . #

# . . . #

# . . . #

`)

dt = t1 - t0

basic.showNumber(dt)

})

basic.showLeds(`

. . . . .

. . . . .

. . # . .

. . . . .

. . . . .

`)



kabela na micro:bit uređaj. Koristit ćemo analogne ulaze P0, P1 te GND kako bismo mogli

detektirati prolazak autića. Njih ćemo spojiti s aluminijskom folijom. Kada se autić počne

gibati, proći će kroz početnu točku i započeti mjeriti vrijeme, a kada dođe do krajnje točke,

47

detektirat će se zadnji prolazak te će micro:bit uređaj ispisati vrijeme potrebno da autić

prijeđe od početne do krajnje točke. Ravnalom izmjerimo prijeđeni put. Koristeći formulu

za srednju brzinu i dobivene veličine, a to su prijeđeni put i vrijeme, dobijemo srednju brzinu

kojom se autić gibao na zadanom putu.

48

Slika 3.7.3. Detektiranje prolaska autića, tj. vrijeme prolaska.

49

Detalji izvedbe: Kada prenesemo programski kod na micro:bit uređaj, micro:bit uređaj bit

će spreman za korištenje te ga stavljamo na prototype board. Kako je i prikazano na Slici

3.7.2., na komadu kartona biramo dvije točke gdje će nam jedna biti početna, a druga krajnja.

Oblijepimo ih aluminijskom folijom s manjim razmakom po sredini kako bi se detektirali

prolasci. Također, bitno je zalijepiti komadić aluminijske folije ispod autića jer njegovim

prolaskom započinje, a kasnije i završava mjerenje vremena. Prije toga, spajamo prve dvije

dulje spojne žice na analogne ulaze P0 i GND. One će nam predstavljati prvi detektor

prolaska. Tim prolaskom započet će mjerenje vremena. Nadalje, njih spajamo na prva dva

dijela folije gdje jedna žica pripada analognom ulazu P0, a druga GND. Druge dvije dulje

spojne žice spajamo na analogne ulaze P1 i GND. One će nam predstavljati drugi detektor

prolaska. Time završava mjerenje vremena jer autić dolazi do krajnje točke puta. Spojne žice

spajamo na druga dva dijela folije gdje jedna žica pripada analognom ulazu P0, a druga

GND. Postav je u potpunosti spreman za korištenje, odnosno, izvođenje pokusa. Autić

namjestimo na komad kartona tako da se nalazi na položaju prije linije prvog prolaska. Njega

gurnemo i time započnemo gibanje autića. Kada autić prođe kroz početnu točku koja nam

predstavlja prvi detektor, započinje mjerenje vremena, a na LED ekranu micro:bit uređaja

pojavi se linija s lijeve strane koja nam predstavlja svojevrsna vrata kroz koja je autić prošao.

Vrijeme prolazi, a kada autić dođe do linije drugog prolaska - krajnje točke puta tj. drugog

detektora, na LED ekranu micro:bit uređaja pojavi se druga linija s desne strane, odnosno,

druga vrata. Tada završava mjerenje vremena te se na LED ekranu micro:bit uređaja ispisuje

vrijeme potrebno da se prijeđe zadani put koji smo mjerili ravnalom u ms. Imamo iznos

prijeđenog puta i vrijeme potrebno da se taj put prijeđe te iz ovih veličina možemo odrediti

srednju brzinu kojom se autić gibao. Ovisno o tome koliko jako gurnemo autić na početku

gibanja, autić će imati veću srednju brzinu ako mu je bilo potrebno manje vremena da prođe

zadani put. Možemo uočiti da nam srednja brzina daje informaciju o tome kojom se srednjom

brzinom gibao autić na cijelom putu, ne uzimajući u obzir da li se na nekom dijelu toga puta

autić gibao ubrzano ili usporeno. U ovom pokusu, micro:bit uređaj imao je ulogu štoperice

koja je zamijenila osobu koja bi mjerila vrijeme i time se umanjuje vrijeme reakcije jer se

detekcija autića prilikom prolaska kroz početnu i krajnju točku događa trenutno.

3.8. Zvuk

Kako bismo mogli odgovoriti na pitanje što je to zvuk, potrebno je poznavati kako

val nastaje, koje vrste valova postoje i kako ih možemo opisati. Učenicima je poznato da

50

val nastane tako da se izazove poremećaj na jednom dijelu nekog sredstva. Učenici razlikuju

transverzalne i longitudinalne valove te ih opisuju pomoću amplitude, valne duljine, perioda

titranja, frekvencije itd. Sada možemo uvesti pojam zvuka i reći da je zvuk longitudinalni

val frekvencije od 20 Hz do 20 000 Hz, a to je raspon frekvencija koje ljudsko uho može

čuti. Izvor zvuka je tijelo koje proizvodi zvuk [8].

Ovim ćemo demonstracijskim pokusom pokazati da micro:bit uređaj može proizvesti

zvuk pomoću dodatnog elementa koji daje zvučni signal [12]. Istražit ćemo kako se čuju

zvukovi u rasponu frekvencija koje ljudsko uho može čuti. Navedeni demonstracijski pokus

može se zadati i kao učenički projekt kroz određeno kraće razdoblje.



breadboarda, edge connector boarda i dva vijka, piezo element koji daje zvučni signal te

dvije spojne žice male to female jumper wire.


51




music.playTone(1000, 500)

basic.showNumber(1000)

})




})




})



kabela na micro:bit uređaj. Na Slici 3.8.2. možemo vidjeti kako trebamo spojiti komponente

da bi naš pokus dao željeni rezultat. Koristit ćemo tipku A, tipku B i tipke A i B istovremeno

na micro:bit uređaju kako bismo izveli naš pokus. Svaka će tipka imati unaprijed zadanu

52

frekvenciju čiji ćemo zvuk čuti kada pritisnemo jednu od njih. Također, pritiskom na bilo

koju tipku, vidjet ćemo na ekranu o kojoj se točno frekvenciji radi da ne dođe do zabune.

Detalji izvedbe: Kako smo već mogli vidjeti, u programskom kodu unaprijed su zadane

frekvencije čiji ćemo zvuk moći čuti. One se mogu proizvoljno mijenjati. U našem slučaju

imamo veći raspon frekvencija. Pritiskom na tipku A, čut ćemo zvuk niže frekvencije, a ona

iznosi 100 Hz. Taj zvuk možemo opisati kao dubok te nije neugodan. Pritiskom na tipku B,

čut ćemo zvuk više frekvencije, a ona iznosi 10 000 Hz. Taj zvuk možemo opisati kao jako

visok te je nama neugodan. Istovremenim pritiskom na tipke A i B, čut ćemo zvuk srednje

frekvencije, a ona iznosi 1 000 Hz. Taj zvuk možemo opisati kao nešto između prethodna

dva te nam je podnošljiv. Preporučujemo da se istraže i druge frekvencije zvuka kao i zvuk

niži od granične frekvencije koju ljudsko uho može čuti, a kojeg nazivamo infrazvuk te zvuk

viši od granične frekvencije koju ljudsko uho može čuti, a kojeg nazivamo ultrazvuk. Te

frekvencije zvuka čovjek ne čuje, ali imaju primjenu u različitim područjima poput

medicine, metalurgije, oceanografije itd.

4. Primjena micro:bit uređaja u srednjoj školi

U prethodnom smo poglavlju, oslanjajući se na prijedlog Nacionalnog kurikuluma

nastavnog predmeta fizika, sadržaj fizike podijelili na domene [3]. Svaka je domena imala

barem jedan primjer demonstracijskog pokusa i projekta koji su istraživali tu domenu. U

srednjoj se školi te domene detaljnije istražuju pa će i sama upotreba micro:bit uređaja u

demonstracijskim pokusa biti nešto zahtjevnija.

Naravno, za sve demonstracijske pokuse i projekte za koje smo rekli da su primjereni

za osnovnu školu, bit će izvedivi i u srednjoj školi jer se njima može provjeriti razumijevanje

osnovnih koncepata u fizici prije nego što se izvedu demonstracijski pokusi i projekti koji

su primjereniji za srednju školu, odnosno oni zahtijevaju određene sposobnosti i vještine

koje su usvojene u osnovnoj školi.

U ovom poglavlju će potpoglavlje 4.1. Prvi i drugi Newtonov zakon istraživati

domenu međudjelovanja, potpoglavlje 4.2. Kružno gibanje domenu gibanja, potpoglavlje

4.3. Punjenje i pražnjenje kondenzatora domenu energije, a potpoglavlje 4.4. Fotoelektrični

učinak domenu strukture tvari.

53

4.1. Prvi i drugi Newtonov zakon

U osnovnoj školi, učenici su doznali da je sila fizikalna veličina pomoću koje

opisujemo međudjelovanje dvaju tijela. Kada sila djeluje na neko tijelo, može mu promijeniti

ili stanje gibanja, ili oblik, ili neko drugo svojstvo, ili više svojstava istovremeno. Kada sila

izazove promjenu obujma ili oblika tijela, kažemo da je djelovanje sile statičko, a kad

izazove promjenu gibanja tijela, kažemo da je djelovanje dinamičko. Primjer statičkog

djelovanja sile jest sila kojom čovjek djeluje na elastičnu oprugu i time izaziva produljenje

opruge – promjenu njezina oblika. Primjer dinamičkog djelovanja sile jest sila kojom

nogometaš djeluje na loptu i time izaziva promjenu njezina gibanja. Prije udarca nogom (tj.

prije djelovanja sile) lopta miruje, a nakon udarca giba se brzinom 𝑣. Djelovanjem sile, lopta

dobiva brzinu 𝑣. Učenici su naučili da silu mjerimo dinamometrom na temelju promjene

duljine opruge dinamometra i da je jedinica za silu njutn (znak N). Istražujući gibanje pod

utjecajem stalne sile, zaključujemo o svezi između iznosa sile koja djeluje na tijelo, mase

tijela i njegove akceleracije [9].

U srednjoj školi, učenici upoznaju Newtonove zakone. Prvi Newtonov zakon naziva

se još i zakonom inercije ili tromosti. On kaže da ako je ukupna sila na tijelo jednaka nuli,

tada tijelo koje miruje ostaje u stanju mirovanja, a tijelo koje se giba, nastavlja se gibati

jednoliko po pravcu (stalna brzina, akceleracija jednaka nuli). Drugi Newtonov zakon naziva

se i temeljnom jednadžbom gibanja, a glasi da ako u nekome vremenskom intervalu stalna

sila 𝐹 djeluje na tijelo mase 𝑚, tada tijelo ima stalnu akceleraciju 𝑎 koja je obrnuto

proporcionalna masi tijela, a proporcionalna iznosu sile 𝐹. Ako sila nije stalna nego se

mijenja tijekom vremena, tada kažemo da je akceleracija tijela u svakom trenutku 𝑎 = 𝐹 𝑚⁄

pri čemu je 𝐹 ukupna sila koja u tom trenutku djeluje na tijelo mase 𝑚.

Pitamo se kako možemo jednostavno demonstrirati prvi i drugi Newtonov zakon.

Odgovor bi bio demonstracijskim pokusom u kojem ćemo upotrijebiti micro:bit uređaj. Kao

tijelo mase m uzet ćemo autić koji nije na navijanje, stavit ćemo na njega micro:bit uređaj,

oko autića ćemo omotati uže, a uže ćemo povlačiti i ono će predstavljati silu F koja djeluje

na tijelo mase m. Tada ćemo vidjeti što je uzrok, a što je posljedica u drugom Newtonom

zakonu. Pomoću aplikacije na pametnom mobitelu ili tabletu, dobit ćemo graf iz kojeg ćemo

analizirati gibanje autića i vidjeti u kojim smo trenucima djelovali stalnom silom, a u kojima

silom koja nije stalna. Ako autić miruje i ako ga ne povlačimo užetom, tada na njega ne

djelujemo silom i ono ostaje u stanju mirovanja. Time povezujemo prvi i drugi Newtonov

54

zakon. Ako ne djelujemo silom, ona je jednaka nuli i slijedi da je akceleracija jednaka nuli.

Tada je brzina stalna i iz toga slijedi prvi Newtonov zakon – tijelo ostaje u stanju mirovanja

ili jednolikog gibanja po pravcu sve dok na njega ne djeluje sila (ukupna sila različita od

nule). Kako biste izveli ovaj pokus, bit će vam potrebna pomoć pa je ovo idealan primjer

kako učenici mogu aktivno sudjelovati u nastavi.


AAA baterije, autić koji nije na navijanje, traka ili uže, pametni mobitel ili tablet s

instaliranim mobilnim aplikacijama Micro:bit i Bitty Data Logger.



let acc_tot_sq = 0

let acc_z = 0

let acc_y = 0

let acc_x = 0


55

acc_x = input.acceleration(Dimension.X)

acc_y = input.acceleration(Dimension.Y)

acc_z = input.acceleration(Dimension.Z)

acc_tot_sq = acc_x ** 2 + acc_y ** 2 + acc_z ** 2

if (acc_tot_sq > 1100000) {

basic.showIcon(IconNames.Heart)

basic.pause(100)

basic.clearScreen()

}

})

bluetooth.startAccelerometerService()



kabela na micro:bit uređaj. Postupak prijenosa programskog koda na micro:bit uređaj te kako

instalirati navedene aplikacije na pametni mobitel ili tablet i povezati ih s micro:bit uređajem

možete pogledati u potpoglavlju 2.2. Upotreba micro:bit uređaja. Kada se micro:bit uređaj

giba, tada se na LED ekranu pojavi srce koje svijetli i označava gibanje micro:bit uređaja, a

kada se ne giba, tada na LED ekranu ništa ne svijetli jer micro:bit uređaj miruje ili se giba

jednoliko po pravcu [13]. Micro:bit uređaj postavit ćemo na autić tako da može pratiti

gibanje autića, a sam autić postavimo na ravnu podlogu. Ideja je da kada micro:bit uređaj

ne svijetli, to će značiti ili da autić miruje ili da se autić giba jednoliko po pravcu (ima stalnu

brzinu), a kada svijetli, to će značiti da se autić giba zbog djelovanja sile (povlačimo autić

užetom) koja je stalna ili koja nije stalna (jednoliko i nejednoliko gibanje). Da bismo znali

kako se u određenom trenutku giba autić, izvesti ćemo različite slučajeve gibanja autića te

ćemo analizirati grafove dobivene aplikacijom Bitty Data Logger. On će nam grafički

prikazati ovisnost akceleracije o vremenu. Kada je akceleracija jednaka nuli, tada će se autić

gibati jednoliko po pravcu ili mirovati, a kada je različita od nule, tada će se autić gibati

ubrzano.

56

Slika 4.1.2. Autić u stanju mirovanja te kada na njega djelujemo silom.

Slika 4.1.3. Grafički prikaz ovisnosti akceleracije o vremenu za slučaj kada djelujemo stalnom

silom na tijelo (približno jednoliko povlačimo uže privezano za autić).

57

Slika 4.1.4. Grafički prikaz ovisnosti akceleracije o vremenu za slučaj kada djelujemo na tijelo

silom koja nije stalna (povlačimo uže privezano za autić manjom ili većom silom).

Slika 4.1.5. Grafički prikaz ovisnosti akceleracije o vremenu za slučaj kada na početku djelujemo

na tijelo silom i pratimo kako se giba (autić gurnemo rukom i pratimo njegovo gibanje).

Detalji izvedbe: Kada autić povlačimo približno stalnom silom, vidjet ćemo da se na LED

ekranu micro:bit uređaja pojavljuje srce koje nam označava da se autić giba ubrzano. Sila

uzrokuje pojavu akceleracije, a ne obratno. Grafički prikaz ovog slučaja možemo vidjeti na

Slici 4.1.3. Ravne linije označavaju da je akceleracija jednaka nuli, tj. u tim trenucima ili

autić miruje ili se giba jednoliko po pravcu te se tada na LED ekranu micro:bit uređaja nije

pojavljivalo srce. Ostale su nam krivulje približno jednake i različite su od nule, pa iz toga

možemo zaključiti da se autić gibao približno jednoliko ubrzano, odnosno imao je stalnu

akceleraciju. Kada autić povlačimo različitim iznosima sila, manjim i većim, na LED ekranu

pojavljuje se srce jer i tada imamo akceleraciju, samo što je ona manjeg ili većeg iznosa,

58

odnosno imamo primjer nejednolikog ubrzanog gibanja. Grafički prikaz ovog slučaja

možemo vidjeti na Slici 4.1.4. U početku smo povlačili autić manjom silom pa su i krivulje

na grafu manje razmaknute jer je akceleracija manjeg iznosa, a kasnije smo povlačili autić

većom silom pa su i krivulje puno više razmaknute nego prije što nam govori da je

akceleracija bila većeg iznosa. Mogli bismo reći da se autić gibao akceleracijom iznosa 𝑎 na

početku gibanja, a na kraju gibanja akceleracijom 2𝑎. Sada kada zanemarimo uže i rukom

gurnemo autić, sila će uzrokovati pojavu akceleracije gdje će brzina autića biti veća na

početku gibanja jer smo ubrzali autić, između će se gibati jednoliko po pravcu, a na kraju

gibanja brzina autića će biti manja jer autić usporava. Ako dobro izvedemo pokus, možemo

vidjeti da između ubrzanog i usporenog gibanja micro:bit uređaj ne pokazuje srce na LED

ekranu te se time potvrđuje zaključak. Grafički prikaz ovog slučaja možemo vidjeti na Slici

4.1.5. U početku su krivulje dosta udaljenje od ravnotežnog položaja što nam govori da je

akceleracija bila većeg iznosa, odnosno autić se gibao jednoliko ubrzano. Na kraju gibanja

autić se gibao usporeno, odnosno brzina mu se smanjivala sve dok autić nije stao. Možete

povlačiti užetom ili gurnuti autić na različitim podlogama kako bi ste mogli uspoređivati

dobivene grafove. Također, kako je i prikazano u potpoglavlju 2.2. Upotreba micro:bit

uređaja, možete preuzeti informacije o akceleraciji i o tome kako se autić gibao te ih

analizirati u Microsoft Office Excel programu tako da nacrtate preciznije grafove ovisnosti

akceleracije o vremenu, a iz njega onda možete dobiti graf ovisnosti brzine o vremenu te

graf ovisnosti položaja o vremenu.

Pitanja i zadaci vezani uz projekt:

1. Opisati i objasniti razliku između brzine i akceleracije. Obratiti pažnju na prvi

Newtonov zakon.

2. Što je uzrok, a što posljedica u drugom Newtonovom zakonu?

3. Razmislite koja je veza između prvog i drugog Newtonovog zakona.

4. Skicirati x-t, v-t, a-t graf u slučaju kada se micro:bit gibao:

a) konstantnom brzinom,

b) konstantnom akceleracijom.

59

4.2. Kružno gibanje

Učenici su dosad razmatrali gibanje po pravcu, pravocrtno gibanje. No, u prirodi i

tehnici gibanja se često ne zbivaju po pravcu, već po zakrivljenim putanjama. Takva se

gibanja zovu kružna. Primjerice, kružno se giba automobil kada vozi u zavoju. Također,

mjesec i umjetni sateliti gibaju se oko Zemlje približno po kružnicama. Sada učenici

razmatraju najjednostavnije gibanje po kružnici, a to je jednoliko gibanje po kružnici.

Ako tijelo privezano na niti jednoliko vitlamo oko ruke kojom držimo drugi kraj,

tada se tijelo giba jednoliko po kružnici. Tada brzina u svakoj točki ima smjer tangente na

kružnicu, a to se lako može vidjeti ako u nekom trenutku ispustimo nit jer tada tijelo odleti

u smjeru tangente na kružnicu u toj točki. Za razliku od tijela koje se giba pravocrtno te

njegova brzina i akceleracija leže na istom pravcu, tijelo koje se giba kružno ima brzinu i

akceleraciju koje ne leže na istom pravcu. Preciznije, jednoliko kružno gibanje jest gibanje

u kojem brzina u svakoj točki kružnice ima jednak iznos te ima smjer tangente na kružnicu,

tj. okomito na smjer centripetalne akceleracije koja je usmjerena prema središtu gibanja.

Uzrok centripetalne akceleracije u svakom trenutku mora biti neka sila koja ima smjer

centripetalne akceleracije, a nju ćemo zvati centripetalna sila. To je svaka sila stalnog iznosa

koja djelujući okomito na pravac brzine uzrokuje jednoliko kružno gibanje bez obzira na

njezinu vrstu i podrijetlo [9].

Često se stvara, među učenicima, iduća alternativna koncepcija, a to je da kružno

gibanje nije ubrzano gibanje te da je ukupna sila na tijelo koje kruži jednaka nuli. Htjeli

bismo nekako opovrgnuti ovu hipotezu. Pokazat ćemo demonstracijski pokus sličan onom

prikazanom u potpoglavlju 4.1. Prvi i drugi Newtonov zakon. Pribor će nam biti gotovo

identičan, a razlika će biti u tome da ćemo oko autića omotati uže i na njega postaviti

micro:bit uređaj, podići autić s užetom na neku visinu iznad tla i okretati ga oko sebe.

Također ćemo, pomoću aplikacije na pametnom mobitelu ili tabletu, dobiti graf iz kojeg

ćemo analizirati kružno gibanje autića i vidjeti postoji li akceleracija različita od nule,

odnosno moći ćemo zaključiti da li je ukupna sila koja na njega djeluje različita od nule.

Kako je već rečeno u potpoglavlju 4.1. Prvi i drugi Newtonov zakon, za izvedbu ovog

pokusa, bit će vam potrebna pomoć pa je ovo još jedan primjer kako učenici mogu aktivno

sudjelovati u nastavi.

60


AAA baterije, autić koji nije na navijanje, traka ili uže, gumice, pametni mobitel ili tablet s

instaliranim mobilnim aplikacijama Micro:bit i Bitty Data Logger.



let acc_tot_sq = 0

let acc_z = 0

let acc_y = 0

let acc_x = 0


acc_x = input.acceleration(Dimension.X)

acc_y = input.acceleration(Dimension.Y)

acc_z = input.acceleration(Dimension.Z)

61

acc_tot_sq = acc_x ** 2 + acc_y ** 2 + acc_z ** 2

if (acc_tot_sq > 1100000) {

basic.showIcon(IconNames.Heart)

basic.pause(100)

basic.clearScreen()

}

})

bluetooth.startAccelerometerService()



kabela na micro:bit uređaj. Postupak prijenosa programskog koda na micro:bit uređaj te kako

instalirati navedene aplikacije na pametni mobitel ili tablet i povezati ih s micro:bit uređajem

možete pogledati u potpoglavlju 2.2. Upotreba micro:bit uređaja. Kako smo već rekli i u

potpoglavlju 4.1. Prvi i drugi Newtonov zakon, kada se micro:bit uređaj (kružno) giba, tj.

autić, tada se na LED ekranu pojavi srce koje svijetli, a kada se ne giba, tada na LED ekranu

ništa ne svijetli. Micro:bit uređaj postavit ćemo na autić tako da može pratiti kružno gibanje

autića, a sam autić postavimo da visi s užeta u zraku. Autić, koji je privezan za uže, vrtjet

ćemo oko sebe i promatrati svijetli li micro:bit uređaj. Ako svijetli, to će značiti da se giba

kružno zbog djelovanja sile (napetost niti, tj. užeta), a ona će imati ulogu centripetalne

akceleracije. Zbog njenog djelovanja, autić bi trebao dobiti centripetalnu akceleraciju koja

će biti različita od nule. Taj bismo zaključak provjerili tako da analiziramo graf dobiven

aplikacijom Bitty Data Logger. On će nam grafički prikazati ovisnost akceleracije o

vremenu.

62

Slika 4.2.2. Grafički prikaz ovisnosti akceleracije o vremenu kada vrtimo autić, privezan za uže,

oko sebe (kružno gibanje tijela).

Detalji izvedbe: Kada autić vrtimo oko sebe, vidjet ćemo da se na LED ekranu micro:bit

uređaja pojavljuje srce koje nam označava da se autić giba kružno. Sila napetosti niti ima

ulogu centripetalne sile te ona uzrokuje pojavu centripetalne akceleracije, a ne obratno i

usmjerena je prema središtu kruženja. Ako ne bi djelovala sila prema središtu putanje, autić

bi tangencijalno izletio s putanje. Očito je da je ukupna sila koja djeluje na autić različita od

nule. Grafički prikaz toga možemo vidjeti na Slici 4.2.2. Vidimo da je akceleracija različita

od nule. Iz toga slijedi već navedeno. Pokazali smo da je kružno gibanje ubrzano gibanje te

da je ukupna sila koja djeluje na autić koji kruži različita od nule i usmjerena je prema

središtu kruženja. Time smo opovrgnuli prethodno postavljenu hipotezu, odnosno čestu

učeničku alternativnu koncepciju. Nadalje, ako želite saznati više o samom gibanju autića,

kako je i prikazano u potpoglavlju 2.2. Upotreba micro:bit uređaja, možete preuzeti

informacije o akceleraciji te ih analizirati u Microsoft Office Excel programu tako da nacrtate

precizniji graf ovisnosti akceleracije o vremenu.

Pitanja vezana uz projekt:

1. Nacrtajte dijagram sila na autić dok se on kružno giba.

2. Što je potrebno za jednoliko kružno gibanje?

3. Postoji li akceleracija pri jednolikom kružnom gibanju?

4. Na što se zapravo odnosi naziv centripetalna sila?

63

4.3. Punjenje i pražnjenje kondenzatora

Učenici su upoznati s pojmom kapaciteta kondenzatora. Istraživali su o čemu ovisi

kapacitet kondenzatora i zaključili da je kapacitet kondenzatora proporcionalan naboju, a

obrnuto proporcionalan naponu [10].

Ovim demonstracijskim pokusom istražit ćemo kako ovisi kapacitet kondenzatora o

otporu. Cilj nam je napuniti kondenzator pomoću potenciometra, izmjeriti koliko je napunjen

kondenzator koristeći analogni ulaz, prikazati postotak napunjenosti kondenzatora na LED

ekranu te pomoću raznobojnih svjetlećih dioda pokazati razinu napunjenosti kondenzatora

[12].



breadboarda, edge connector boarda i dva vijka, crvena, narančasta, žuta i zelena 5 mm LED

dioda, dva otpornika otpora 2,2 kΩ (označeni bojama crvena, crvena, crvena, zlatna), četiri

otpornika otpora 47 Ω (označeni bojama žuta, ljubičasta, crna, zlatna), potenciometar,

elektrolitski kondenzator kapaciteta 470 µF, dva prekidača, jedna spojna žica male to male

jumper wire te osam spojnih žica male to female jumper wire.


64



let percentage = 0

let cap_voltage = 0


cap_voltage = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0)

percentage = cap_voltage / 10

basic.showNumber(percentage)

if (percentage > 25 && percentage <= 50) {

pins.digitalWritePin(DigitalPin.P1, 1)

}

else if (percentage > 50 && percentage <= 75) {



}

else if (percentage > 75 && percentage <= 90) {



65


}

else if (percentage > 90) {





}

else {





}

})

Plan izvedbe: Koristit ćemo jedan od analognih ulaza na micro:bit uređaju kako bismo

izmjerili napon na pozitivnoj strani kondenzatora. Spojit ćemo strujni krug koji će omogućiti

punjenje kondenzatora preko promjenjivog otpornika, tj. potenciometra. Micro:bit uređaj

programiran je tako da prikazuje na ekranu razinu popunjenosti kondenzatora u postotcima

(brojčano), a i pomoću vanjskih svjetlećih dioda možemo vidjeti razinu popunjenosti

kondenzatora. Kada pritisnemo desni prekidač, povećat će se broj prikazan na ekranu. Kada

taj broj bude veći od 25, zasvijetlit će prva dioda. Sljedeće tri diode zasvijetlit će kada broj

bude veći od 50, 75 i 90. Pritiskom na lijevi prekidač, smanjuje se broj na ekranu te se diode

postepeno gase, a pokus vraćamo u početno stanje.

66

Slika 4.3.3. Prikaz popunjenosti kondenzatora od 27% i 91%.

Detalji izvedbe: Pritiskom desnog prekidača punimo kondenzator preko potenciometra.

Brzina punjenja ovisi o otporu potenciometra. Kada imamo veliki otpor, kondenzator se

sporije puni (slučaj kada okrećemo potenciometar suprotno od smjera kazaljke na satu).

Kada imamo mali otpor, kondenzator se brže puni (slučaj kada okrećemo potenciometar u

smjeru kazaljke na satu). Napon na pozitivnoj strani kondenzatora mjeri se pomoću

analognog ulaza P0 na micro:bit uređaju. Kada je kondenzator prazan, taj napon će iznositi

0 V, a kada je u potpunosti napunjen, napon će iznositi 3 V. Micro:bit uređaj čita ovaj napon

i pretvara ga u broj između 0 i 1023. Taj broj zatim biva pretvoren u postotak i dioda

zasvijetli kada taj postotak prijeđe 25%, 50%, 75% i 90%. Pritiskom lijevog prekidača

praznimo kondenzator tako da se pozitivna strana kondenzatora spaja sa zemljom te struja

odlazi u zemlju. Kada se kondenzator u potpunosti isprazni, očito je da smo se vratili na

početak pokusa te pokus možemo ponoviti.

4.4. Fotoelektrični učinak

Učenicima je poznato da je svaki metal građen od pravilno raspoređenih pozitivnih

iona metala. Slobodni elektroni gibaju se prostorom među ionima. Oni se ponašaju gotovo

kao da na njih ne djeluje nikakva sila. Na slobodni elektron, koji se nalazi u unutrašnjosti

metala, djeluju obližnji pozitivni ioni privlačnom električnom silom gdje se one približno

67

poništavaju pa je ukupna električna sila na taj elektron približno jednaka nuli. Drugačija je

situacija za slobodne elektrone koji nalete prema površini metala. Tada se svi obližnji

pozitivni ioni nalaze samo s unutarnje strane pa njihova ukupna električna sila vuče elektron

natrag u metal. Taj slobodni elektron ima određenu energiju kojoj je vezan u metalu, a nju

zovemo energijom vezanja. Za svaku vrstu metala, energija vezanja ima određen iznos koji

je izražen jedinicom eV (elektronvolt). Slobodni elektroni mogu izletjeti iz metala samo ako

dobiju kinetičku energiju veću od energije vezanja. Tada elektron može svladati privlačnu

električnu silu kojom ga privlače pozitivni ioni metala i on izlijeće iz metala te pri tom

izlijetanju elektron obavi rad koji zovemo izlaznim radom, a on je jednak energiji vezanja u

tom metalu [11].

Slobodni elektron u metalu može dobiti energiju veću od energije vezanja te izletjeti

iz metala samo ako na površinu metalnog tijela padne elektromagnetno zračenje. Tu pojavu

nazivamo fotoelektričnim učinkom, a takve elektrone fotoelektronima. Pomoću svjetlosti i

ultraljubičastog zračenja može se izazvati fotoelektrični učinak, a on će ovisiti o tome koji

metal obasjavamo elektromagnetnim zračenjem, pr. samo ultraljubičasto zračenje izbija

elektrone s površine cinka dok već vidljiva svjetlost može izbiti elektrone s površine natrija.

Pri fotoelektričnom učinku, elektromagnetno zračenje ne ponaša se kao val nego kao roj

sitnih zrnaca elektromagnetne energije, fotona. Htjeli bismo jednostavnom reprezentacijom

prikazati fotoelektrični učinak pomoću micro:bit uređaja. Pri tome, baterijska lampa imala

bi ulogu elektromagnetnog zračenja dok bi micro:bit uređaj imao ulogu metala koji ćemo

obasjati kako bi izletjeli elektroni s površine metala. Koristili bismo dva različita programska

koda gdje bismo jednim reprezentirali izlijetanje jednog elektrona, a drugim povećanje

jakosti elektromagnetnog zračenja te kako će to utjecati na izlijetanje elektrona iz metala.

Cilj nam je prvim demonstracijskim pokusom pokazati fotoelektrični učinak pri kojem

izlijeće samo jedan elektron, a drugim demonstracijskim pokusom što će se dogoditi kada

povećamo jakost elektromagnetnog značenja, tj. kada micro:bit uređaj jače obasjamo

baterijskom lampom. Opazit ćemo neke ovisnosti na temelju kojih ćemo donijeti određene

zaključke.


AAA baterije, baterijska lampa.

68


Prvi programski kod – JavaScript:


if (input.lightLevel() > 200) {

basic.showLeds(`

. . . . .

. . . . .

. . # . .

. . . . .

. . . . .

`)

} else {

basic.showLeds(`

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

`)

}

})

Drugi programski kod – JavaScript:

let lightVal = 0


lightVal = input.lightLevel()

led.plotBarGraph(

lightVal,

69

255

)

})


spojiti na micro:bit uređaj. U početku ćemo prenijeti prvi programski kod pomoću računala

i USB kabela na micro:bit uređaj. Kada micro:bit uređaj stavimo u mračniju prostoriju, ništa

se ne će pojaviti na LED ekranu, a kada ga u toj prostoriji osvijetlimo baterijskom lampom,

koja nam predstavlja elektromagnetno zračenje, pojavit će se jedna crvena točkica na LED

ekranu koja će nam predstavljati elektron koji je izletio iz metala, tj. micro:bit uređaja. Time

prikazujemo fotoelektrični učinak gdje izlijeće samo jedan elektron. Za drugi dio pokusa

prenijet ćemo drugi programski kod pomoću računala i USB kabela na micro:bit uređaj.

Također, kada postavimo micro:bit uređaj u mračniju prostoriju, ništa se ne će pojaviti na

LED ekranu, a kada ga osvijetlimo baterijskom lampom vidjet ćemo veći broj crvenih

točkica na LED ekranu micro:bit uređaja. Njihov broj ovisit će o tome kako osvjetljavamo

micro:bit uređaj; ako ga napola osvijetlimo, vidjet ćemo da se crvene točkice pojave na pola

LED ekrana, a ako ga u potpunosti osvijetlimo, vidjet ćemo crvene točkice na cijelom LED

ekranu.

Slika 4.4.2. Fotoelektrični učinak – izlijetanje jednog elektrona.

70

Slika 4.4.3. Fotoelektrični učinak – izlijetanje većeg broja elektrona.

Detalji izvedbe: Rekli smo da nam baterijska lampa ima ulogu elektromagnetnog zračenja

dok micro:bit uređaj ima ulogu metala čiju površinu izložimo elektromagnetnom zračenju

kako bismo vidjeli pojavu izlijetanja elektrona, tj. fotoelektrični učinak. Micro:bit uređaj

moramo postaviti u mračniju prostoriju ili negdje drugdje tako da do njega ne dopire svjetlost

jer inače ne bismo mogli uočiti pojave pošto je on osjetljiv na bilo kakvu vrstu svjetlosti pa

bi nam Sunčeva svjetlost ili osvijetljena prostorija smetale u demonstraciji oba pokusa. Kada

se, u oba slučaja, ništa ne pojavljuje na LED ekranu micro:bit uređaja, time smo osigurali

uvjete za uspješnu demonstraciju pokusa. U prvom pokusu, kada baterijskom lampom

osvijetlimo micro:bit uređaj, trenutno se na LED ekranu pojavi crvena točkica. Time smo

reprezentirali fotoelektrični učinak. Kada površinu metala izložimo elektromagnetnom

zračenju, iz metala izlijeće slobodni elektron ako je dobio energiju veću od energije vezanja.

Smisleno je osvijetliti micro:bit uređaj baterijskom lampom jer je micro:bit uređaj sastavljen

od metalnih dijelova dok baterijska lampa daje vidljivu svjetlost koja je ustvari

elektromagnetno zračenje, a pokazano je, u slučaju nekih metala, da se već i vidljivom

svjetlošću može izazvati fotoelektrični učinak. Drugim pokusom proširujemo istraživanje

gdje želimo vidjeti kako će izlijetati elektroni iz metala ovisno o jakosti elektromagnetnog

zračenja kojoj je površina metala izložena, tj. želimo vidjeti koliko će se crvenih točkica

pojaviti na LED ekranu micro:bit uređaja ovisno o tome koliko jako osvijetlimo micro:bit

uređaj baterijskom lampom. Kada slabije osvijetlimo micro:bit uređaj, možemo vidjeti manji

broj crvenih točkica na LED ekranu, a kada jače osvijetlimo micro:bit uređaj ili u potpunosti,

vidimo veći broj crvenih točkica na LED ekranu. Teorijski, to znači da ako povećamo jakost

elektromagnetnog zračenja, tada se poveća broj fotona u tom zračenju pa se zbog toga s

povećanjem jakosti elektromagnetnog zračenja povećava samo broj elektrona koji izlijeću

iz metala.

71

5. Zaključak

Kako bismo u potpunosti mogli ostvariti istraživačku usmjerenu nastavu fizike,

nužno je nastavu fizike upotpuniti različitim pokusima koji će razvijati razumijevanje

temeljnih prirodnih zakonitosti i funkcioniranja znanosti te sposobnost formalnog mišljenja

i osnovne načine znanstvenog zaključivanja. Time smo se vodili u ovom diplomskom radu

gdje smo nizom uputa za različite demonstracijske pokuse i projekte pokazali učiteljima i

nastavnicima kako mogu iskoristiti modernu tehnologiju i učiniti nastavu suvremenijom.

Upoznati smo s različitim problemima u našem obrazovanju poput nedovoljno

opremljenih kabineta i nedostatka pribora pomoću kojih bismo izvodili pokuse iz fizike.

Zbog toga smo prilagodili demonstracijske pokuse i projekte kako bi ih učitelji, nastavnici i

učenici mogli izvesti uz pomoć micro:bit uređaja koji može biti dostojna zamjena velikom

broju različitog pribora. Takav potez, osim što dovodi do ušteda novca, približava učenicima

fiziku kao istraživačku disciplinu jer sada oni mogu iskusiti što to znači biti znanstvenik

koristeći micro:bit uređaj koji nam je lako dostupan i jeftin.

Nije nam cilj da mikrokontroleri u potpunosti zamjene pribor koji se koristi prilikom

izvedbi pokusa već želimo pokazati kako je moguća interdisciplinarnost dvaju nastavnih

predmeta, fizike i informatike, gdje pomoću programiranja i moderne tehnologije izvodimo

fizikalne pokuse koji su prisutni u osnovnim školama, ali dosta manje u srednjim školama.

Učitelji i nastavnici koji nemaju mogućnost izvoditi pokuse zbog manjka opreme ne

smiju odustati od ostvarenja istraživački usmjerene nastave fizike. Upravo smo potaknuti

takvim problemima, pripremili manji dio mnogobrojnih fizikalnih pokusa koji su trenutno

izvedivi uz upotrebu micro:bit uređaja.

Prvenstveno, želimo da ovaj diplomski rad bude poticaj svim učiteljima i

nastavnicima da ne odustaju i da budu uporni jer suvremena nastava nije nešto nemoguće

već ona postoji, samo ju se mora na pravi način primijeniti. Nadamo se da će opisane teme i

pripadajući demonstracijski pokusi i projekti dati učiteljima i nastavnicima inspiraciju da i

oni sami osmisle kako mogu micro:bit uređaj primijeniti u drugim pokusima ili kako

micro:bit uređaj može zamijeniti neki pribor koji im nije dostupan i zbog kojeg ne mogu

izvesti neki pokus. Također, ovdje smo kako bi učenici predložili svoje pokuse pa nemojmo

zaboraviti na njih i dopustimo im da ih sami osmisle i ostvare u sklopu vlastitih projekata

upotrebom micro:bit uređaj.

72

Literatura

[1] Pintarić, G. Upotreba mikrokontrolera u nastavi fizike. // XIII. Hrvatski simpozij o

nastavi fizike: Suvremeni kurikul i nastava fizike, urednik: Ivica Aviani, Hrvatsko

fizikalno društvo, 2017., str. 241-245,

http://www.hfd.hr/sns2017/wp-content/uploads/2017/04/Zbornik_radova_2017-kb-

str241-245.pdf, 10.4.2018.

[2] Cindrić, M. Projektna nastava i njezine primjene u nastavi fizike u osnovnoj školi. //

Magistra Iadertina, Vol.1, No.1. Listopad 2006., str. 33-47,

https://hrcak.srce.hr/file/21423, 10.4.2018.

[3] Nacionalni kurikulum nastavnog predmeta fizika – prijedlog, Ministarstvo znanosti i

obrazovanja, veljača 2016., http://mzos.hr/datoteke/10-Predmetni_kurikulum-

Fizika.pdf, 10.4.2018.

[4] Anonymous, (2017.), BBC micro:bit - STEM revolucija,

http://croatianmakers.hr/hr/stem-revolucija/, 10.4.2018.

[5] Anonymous, (2017.), Istraži brojne značajke micro:bita!,

http://microbit.org/hr/guide/features/, 10.4.2018.

[6] Anonymous, (2017.), Upotreba micro:bita u 5 jednostavnih koraka,

http://microbit.org/hr/guide/quick/, 10.4.2018.

[7] Beštak Kadić Z.; Brković N.; Pećina P.: Fizika 7, udžbenik za 7. razred osnovne škole,

Alfa i Element, 2014.

[8] Beštak Kadić Z.; Brković N.; Pećina P.: Fizika 8, udžbenik za 8. razred osnovne škole,

Alfa i Element, 2014.

[9] Paar V.: Fizika 1, udžbenik za 1. razred gimnazije, Školska knjiga, Zagreb, 2007.



[12] Inventor's Kit for BBC micro:bit - Tutorial Book, Version 1.6, Kitronik, Velika

Britanija, 2017.

[13] Anonymous, (27.6.2017.), ISTE2017 teacher notes and lesson plans for the micro:bit,

http://microbit.org/en/2017-06-27-iste-lessons/, 10.4.2018.

[14] Anonymous, (2017.), Timing gates,

https://makecode.microbit.org/projects/timing-gates, 10.4.2018.

http://www.hfd.hr/sns2017/wp-content/uploads/2017/04/Zbornik_radova_2017-kb-str241-245.pdf

http://www.hfd.hr/sns2017/wp-content/uploads/2017/04/Zbornik_radova_2017-kb-str241-245.pdf

https://hrcak.srce.hr/file/21423

http://mzos.hr/datoteke/10-Predmetni_kurikulum-Fizika.pdf

http://mzos.hr/datoteke/10-Predmetni_kurikulum-Fizika.pdf

http://croatianmakers.hr/hr/stem-revolucija/

http://microbit.org/hr/guide/features/

http://microbit.org/hr/guide/quick/

http://microbit.org/en/2017-06-27-iste-lessons/

https://makecode.microbit.org/projects/timing-gates

Documents

Upotreba micro:bit uređaja u dizajnu demonstracijskih pokusa